Các nhà nghiên cứu đã phát triển một miếng dán mới mà thực vật có thể "mặc" để liên tục theo dõi bệnh tật hoặc các căng thẳng khác, chẳng hạn như thiệt hại cây trồng hoặc nhiệt độ khắc nghiệt.
Qingshan Wei, trợ lý giáo sư về kỹ thuật hóa học và phân tử sinh học tại Đại học Bang North Carolina và cộng sự cho biết: “Chúng tôi đã tạo ra một cảm biến có thể đeo được để theo dõi căng thẳng và bệnh tật của cây trồng theo cách không xâm lấn -Tác giả tương ứng của một bài báo về tác phẩm.
Các phương pháp kiểm tra hiện tại cho căng thẳng thực vật hoặc bệnh liên quan đến việc lấy mẫu mô thực vật và tiến hành xét nghiệm trong phòng thí nghiệm. Tuy nhiên, điều này chỉ cung cấp cho người trồng một lần đo và có một khoảng thời gian trễ giữa thời điểm người trồng lấy mẫu và khi họ nhận được kết quả xét nghiệm.
Thực vật thải ra các kết hợp VOC khác nhau trong các trường hợp khác nhau. Bằng cách nhắm mục tiêu các VOC có liên quan đến các bệnh cụ thể hoặc căng thẳng thực vật, các cảm biến có thể cảnh báo người dùng về các vấn đề cụ thể.
“Công nghệ của chúng tôi giám sát Khí thải VOC Wei nói. “Nguyên mẫu mà chúng tôi đã trình diễn lưu trữ dữ liệu giám sát này, nhưng các phiên bản trong tương lai sẽ truyền dữ liệu không dây. Những gì chúng tôi đã phát triển cho phép người trồng xác định các vấn đề trên đồng ruộng — họ sẽ không phải đợi để nhận kết quả kiểm tra từ phòng thí nghiệm ”.
Các miếng dán hình chữ nhật dài 30 mm (1.18 inch) và bao gồm một vật liệu linh hoạt có chứa các cảm biến dựa trên graphene và các dây nano bạc linh hoạt. Các cảm biến được phủ bằng các phối tử hóa học khác nhau phản ứng với sự hiện diện của các VOC cụ thể, cho phép hệ thống phát hiện và đo VOC trong khí mà lá cây thải ra.
Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm một nguyên mẫu của thiết bị này trên cây cà chua. Nguyên mẫu được thiết lập để theo dõi hai loại căng thẳng: thiệt hại vật chất đối với cây trồng và nhiễm trùng do P. infestans, mầm bệnh gây muộn bệnh bạc lá trong cà chua. Hệ thống đã phát hiện các thay đổi VOC liên quan đến thiệt hại vật lý trong vòng một đến ba giờ, tùy thuộc vào mức độ sát thương của bản vá.
Phát hiện sự hiện diện của P. infestans Mất lâu hơn. Công nghệ này đã không nhận ra những thay đổi trong lượng khí thải VOC cho đến ba đến bốn ngày sau khi các nhà nghiên cứu cấy vào cây cà chua.
Wei nói: “Điều này không nhanh hơn rõ rệt so với việc xuất hiện các triệu chứng trực quan của bệnh mốc sương. “Tuy nhiên, hệ thống giám sát có nghĩa là người trồng không phải dựa vào việc phát hiện các triệu chứng trực quan nhỏ. Việc giám sát liên tục sẽ cho phép người trồng xác định các bệnh thực vật nhanh nhất có thể, giúp họ hạn chế sự lây lan của dịch bệnh ”.
“Các nguyên mẫu của chúng tôi đã có thể phát hiện 13 VOC thực vật khác nhau với độ chính xác cao, cho phép người dùng phát triển một mảng cảm biến tùy chỉnh tập trung vào những căng thẳng và bệnh tật mà người trồng cho rằng có liên quan nhất”, Yong Zhu, giáo sư kỹ thuật cơ khí và hàng không vũ trụ và cộng sự cho biết. -Tác giả tương ứng của bài báo.
Zhu nói: “Điều quan trọng cần lưu ý là các vật liệu này có giá thành khá thấp. “Nếu việc sản xuất được mở rộng, chúng tôi nghĩ rằng công nghệ này sẽ có giá cả phải chăng. Chúng tôi đang cố gắng phát triển một giải pháp thiết thực cho một vấn đề trong thế giới thực và chúng tôi biết rằng chi phí là một yếu tố quan trọng cần cân nhắc ”.
Các nhà nghiên cứu hiện đang làm việc để phát triển một bản vá thế hệ tiếp theo có thể theo dõi nhiệt độ, độ ẩm và các biến môi trường khác cũng như VOC. Và trong khi các nguyên mẫu chạy bằng pin và lưu trữ dữ liệu tại chỗ, các nhà nghiên cứu dự định cho các phiên bản trong tương lai sử dụng năng lượng mặt trời và có khả năng truyền dữ liệu không dây.
Zheng Li, một cựu postdoc tại NC State, hiện là trợ lý giáo sư tại Đại học Thâm Quyến, và Yuxuan Li, một nghiên cứu sinh tại NC State, là đồng tác giả đầu tiên của bài báo, được đăng trên tạp chí chất. Các đồng tác giả bổ sung đến từ Đại học Stony Brook và Bang NC.
Công trình đã nhận được sự hỗ trợ từ Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ, Quỹ Khoa học Quốc gia và Bang NC.
nguồn: Tiểu bang NC
Giới thiệu về Tác giả
làm vườn sách
Bài viết này ban đầu xuất hiện trên Futurity
