Смартфон в помощь фермеру.
Ручное устройство может помочь производителям томатов и картофеля идентифицировать испорченные растения и, возможно, уменьшить потери в сельском хозяйстве. Это как тест на стрептококк томатов и клубней.
Фитофтороз является распространенным заболеванием растений, таких как помидоры и картофель, способными уничтожать целые культуры в промышленных масштабах. Вызванный грибковидным патогеном, он сначала проявляется в виде черных или коричневых пятен на листьях, стеблях, плодах или клубнях. Если условия благоприятны, он может быстро распространяться на другие растения через влажную почву и в виде рассеянных ветром спор.
Сегодня фитофтороз по-прежнему приносит более 6,7 миллиардов долларов ежегодных убытков по всему миру . Небольшие фермы и органические производители часто страдают сильнее всего, потому что у них меньше ресурсов для выявления и лечения болезни.
Но фермеры могут иметь новое оружие, чтобы добавить себе в арсенал. Технология, разработанная исследователями из Университета штата Северная Каролина, основана на науке о тонких запахах растений, и она может распознавать больные растения на ранней стадии, используя простую тест-полоску, которая подключается к считывающему устройству на смартфоне.
Растения выделяют сигнальные химические вещества из своих листьев, мало чем отличающиеся от феромонов, выделяемых людьми. «Если растение заболевает, тип и концентрация этих летучих органических соединений изменяются», — сказал Циншань Вэй, биомолекулярный инженер в Государственном университете NC. По словам д-ра Вэя, путем анализа профиля выбросов растений фермер может оценить, инфицирован ли образец их урожая или нет.
Если фермер подозревает, что происходит инфекция поздней болезни, он может удалить лист с живого растения и поместить его в небольшую стеклянную банку. После того, как летучие соединения листа накапливаются в течение 15 минут или около того, крышка снимается, и воздух подается из банки в устройство для чтения, прикрепленное к задней части смартфона.
Внутри устройства чтения смартфонов находится полоска бумаги, специально обработанная органическими красителями и датчиками наночастиц, разработанная исследователями . При взаимодействии с летучими соединениями растения полоса меняет цвет, указывая на наличие или отсутствие патогена. Это как набор для домашней беременности для томатов, или тест на стрептококк для клубней.
В ходе проверки концепции доктор Вэй и его команда обнаружили, что технология может точно обнаруживать изменения в 10 различных молекулах запаха растений всего через два дня после того, как растения были привиты патогеном, вызывающим фитофтороз, даже до того, как эти эффекты были заметны. Результаты команды были опубликованы в журнале Nature Plants .
Тест также может различить поздние гнойные инфекции и другие заболевания томатов, которые выглядят одинаково, такие как пятнистость листьев септории и грибок, вызывающий «раннюю гниль».
«Наша технология использует инструменты, которые производители томатов уже имеют в своих карманах — свои смартфоны», — сказал доктор Вэй.
Доктор Вэй подсчитал, что создание прототипа считывателя команды в лаборатории стоит около 60 долларов . Исследователи использовали трехмерный принтер для создания картриджа для считывания, который устанавливается на задней панели смартфона и позволяет запахам растений взаимодействовать с тест-полосками в месте, где нет утечек. По словам доктора Вей, тест-полоски должны были быть разработаны с датчиками и красителями, которые оставались бы стабильными в течение длительного периода времени и стоили всего несколько центов за полоску.
Другие исследовательские группы разработали портативные устройства «лаборатория на кристалле», которые могут проводить аналогичные тесты на патогенные микроорганизмы. Но немногие настолько просты или экономичны, как новая технология на базе смартфона, сказал доктор Вэй. Его команда планирует провести больше полевых испытаний, прежде чем искать партнеров по производству.
Они надеются адаптировать технологию для других возбудителей сельскохозяйственных культур, которые продолжают появляться по мере того, как изменение климата и глобальная торговля усиливают нагрузку на сельскохозяйственные системы. «Это важный шаг в улучшении глобальной продовольственной безопасности», — сказал он.