研究者たちは、植物が「着用」して、病気や作物の損傷や極度の暑さなどの他のストレスを継続的に監視できる新しいパッチを開発しました。
「私たちは、植物から放出される揮発性有機化合物（VOC）を測定することにより、植物のストレスと病気を非侵襲的に監視するウェアラブルセンサーを作成しました」とノースカロライナ州立大学の化学および生体分子工学の助教授であるQingshanWei氏は述べています。 -作品に関する論文の対応する著者。
のテストの現在の方法 植物のストレス または病気は、植物組織サンプルを採取し、実験室でアッセイを実施することを含みます。 ただし、これは栽培者にXNUMXつの測定値を与えるだけであり、栽培者がサンプルを採取してからテスト結果を取得するまでにはタイムラグがあります。
植物は、さまざまな状況下でさまざまなVOCの組み合わせを放出します。 センサーは、特定の病気や植物のストレスに関連するVOCをターゲットにすることで、特定の問題についてユーザーに警告することができます。
「当社のテクノロジーモニター VOC排出量 植物に害を与えることなく、継続的に植物から」と魏は言います。 「私たちがデモンストレーションしたプロトタイプはこの監視データを保存しますが、将来のバージョンではデータをワイヤレスで送信します。 私たちが開発したものにより、栽培者は現場の問題を特定できます。ラボからテスト結果を受け取るのを待つ必要はありません。」
長方形のパッチは30ミリメートル（1.18インチ）の長さで、グラフェンベースのセンサーと柔軟な銀ナノワイヤーを含む柔軟な材料で構成されています。 センサーは、特定のVOCの存在に応答するさまざまな化学リガンドでコーティングされているため、システムは、植物の葉が放出するガス中のVOCを検出および測定できます。
研究者たちは、トマト植物でデバイスのプロトタイプをテストしました。 プロトタイプは、植物への物理的損傷と感染によるXNUMX種類のストレスを監視するように設定されました。 ジャガイモ疫病菌、遅れを引き起こす病原体 枯病 トマトで。 システムは、損傷がパッチの部位にどれだけ近いかに応じて、XNUMX〜XNUMX時間以内に物理的損傷に関連するVOCの変化を検出しました。
の存在を検出する ジャガイモ疫病菌 時間がかかりました。 この技術は、研究者がトマト植物に接種してからXNUMX〜XNUMX日後まで、VOC排出量の変化を検出しませんでした。
「これは疫病の視覚症状の出現よりも著しく速いわけではありません」とWei氏は言います。 「しかし、監視システムは、栽培者が微細な視覚的症状の検出に依存する必要がないことを意味します。 継続的なモニタリングにより、栽培者は植物の病気をできるだけ早く特定することができ、病気の蔓延を制限するのに役立ちます。」
「私たちのプロトタイプはすでに13種類の植物VOCを高精度で検出できるため、ユーザーは、栽培者が最も関連性があると考えるストレスや病気に焦点を当てたカスタマイズされたセンサーアレイを開発できます」と機械および航空宇宙工学の教授であるYongZhu氏は述べています。 -論文の対応する著者。
「材料がかなり低コストであることに注意することも重要です」とZhuは言います。 「製造がスケールアップされれば、このテクノロジーは手頃な価格になると思います。 私たちは現実の問題に対する実用的な解決策を開発しようとしています。コストが重要な考慮事項であることを私たちは知っています。」
研究者たちは現在、VOCだけでなく、温度、湿度、その他の環境変数を監視できる次世代パッチの開発に取り組んでいます。 プロトタイプはバッテリー駆動でデータをオンサイトに保存していましたが、研究者たちは将来のバージョンがソーラー駆動でワイヤレスデータ転送が可能になることを計画しています。
ノースカロライナ州立大学の元ポスドクで現在深セン大学の助教授である鄭李氏とノースカロライナ州立大学の博士課程の学生であるユシュアン・リー氏は、この論文の共同筆頭著者であり、ジャーナルに掲載されました。 問題。 追加の共著者は、ストーニーブルック大学とノースカロライナ州立大学からです。
この作品は、米国農務省、国立科学財団、およびノースカロライナ州立大学からの支援を受けました。
情報源： NC州
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本-ガーデニング
