Исследователи из Университета штата Северная Каролина разработали патч, который можно наклеивать на листья растений для мониторинга наличия вирусных и грибковых инфекций, а также для обнаружения стрессовых факторов, таких как засуха или засоление.
В ходе тестирования учёные обнаружили, что «электронный пластырь» способен распознать вирусную инфекцию в помидорах на неделю раньше, чем производитель сможет заметить какие-либо видимые симптомы болезни. Статья о новой разработке опубликована в журнале Science Advances.
— Это важно, потому что чем раньше производители смогут определить болезни растений или грибковые инфекции, тем лучше они смогут ограничить распространение болезни и сохранить свой урожай, — говорит автор статьи профессор Циншань Вей. — Кроме того, чем быстрее производители смогут выявлять абиотические стрессы, такие как повышенное содержание солей в воде, тем лучше они смогут решать соответствующие проблемы и повышать урожайность.
Технология основана на предыдущем патче-прототипе, который выявлял болезни растений путем мониторинга летучих органических соединений, выделяемых растениями. Сами патчи небольшие, всего 30 мм в длину, и состоят из гибкого материала, содержащего датчики и электроды на основе серебряных нанопроволок. Патчи размещают на нижней стороне листьев, которые имеют более высокую плотность устьиц.
Исследователи протестировали новинку на растениях помидоров в теплицах и экспериментировали с патчами, которые включали в себя различные комбинации датчиков. Растения томатов были инфицированы тремя различными патогенами: вирусом пятнистого увядания томатов (TSWV); ранней гнилью, представляющей собой грибковую инфекцию, и фитофторозом. Растения также подвергались разным абиотическим стрессам, таким как чрезмерный полив, засуха, недостаток света и высокая концентрация солей в воде.
— Наши результаты по обнаружению всех этих проблем были многообещающими по всем направлениям, — говорит Вей. — Например, мы обнаружили, что, используя комбинацию из трёх датчиков, мы смогли обнаружить TSWV через четыре дня после первого заражения растений. Это значительное преимущество, поскольку помидоры обычно не проявляют никаких физических симптомов TSWV от 10 до 14 дней.
Исследователи говорят, что они в двух шагах от патча, который смогут использовать производители. Во-первых, им нужно сделать патчи беспроводными — это относительно простая задача. Во-вторых, необходимо протестировать разработку вне теплиц, чтобы убедиться, что патчи будут работать в реальных условиях.