طور الباحثون رقعة جديدة يمكن للنباتات "ارتداؤها" لمراقبة الأمراض أو الضغوط الأخرى باستمرار ، مثل تلف المحاصيل أو الحرارة الشديدة.

يقول Qingshan Wei ، الأستاذ المساعد للهندسة الكيميائية والبيولوجية الجزيئية في جامعة ولاية كارولينا الشمالية وزملاؤه: "لقد أنشأنا مستشعرًا يمكن ارتداؤه يراقب إجهاد النبات وأمراضه بطريقة غير باضعة عن طريق قياس المركبات العضوية المتطايرة (VOCs) المنبعثة من النباتات". -مراسل مؤلف ورقة عن المصنف.

الطرق الحالية لاختبار إجهاد النبات أو المرض يشمل أخذ عينات من الأنسجة النباتية وإجراء فحص في المختبر. ومع ذلك ، فإن هذا يمنح المزارعين قياسًا واحدًا فقط ، وهناك فجوة زمنية بين الوقت الذي يأخذ فيه المزارعون عينة ووقت حصولهم على نتائج الاختبار.

تصدر النباتات مجموعات مختلفة من المركبات العضوية المتطايرة في ظل ظروف مختلفة. من خلال استهداف المركبات العضوية المتطايرة ذات الصلة بأمراض معينة أو إجهاد النبات ، يمكن لأجهزة الاستشعار تنبيه المستخدمين إلى مشاكل محددة.

"مراقب التكنولوجيا لدينا انبعاثات المركبات العضوية المتطايرة من المصنع باستمرار ، دون الإضرار بالنبات ، "يقول وي. "النموذج الأولي الذي أظهرناه يخزن بيانات المراقبة هذه ، لكن الإصدارات المستقبلية ستنقل البيانات لاسلكيًا. ما طورناه يسمح للمزارعين بتحديد المشاكل في هذا المجال - لن يضطروا إلى الانتظار لتلقي نتائج الاختبار من المختبر. "

يبلغ طول الرقع المستطيلة 30 ملم (1.18 بوصة) وتتكون من مادة مرنة تحتوي على مستشعرات تعتمد على الجرافين وأسلاك نانوية فضية مرنة. يتم تغليف المستشعرات بروابط كيميائية مختلفة تستجيب لوجود مركبات عضوية متطايرة معينة ، مما يسمح للنظام باكتشاف وقياس المركبات العضوية المتطايرة في الغازات التي تنبعث منها أوراق النبات.

اختبر الباحثون نموذجًا أوليًا للجهاز على نباتات الطماطم. تم إعداد النموذج الأولي لرصد نوعين من الإجهاد: الضرر المادي للنبات والإصابة به P. infestans، الممرض الذي يسبب في وقت متأخر مرض اللفحة في الطماطم. اكتشف النظام تغييرات المركبات العضوية المتطايرة المرتبطة بالضرر المادي في غضون ساعة إلى ثلاث ساعات ، اعتمادًا على مدى قرب الضرر من موقع التصحيح.

الكشف عن وجود P. infestans استغرق وقتا أطول. لم تلتقط التكنولوجيا التغييرات في انبعاثات المركبات العضوية المتطايرة إلا بعد ثلاثة إلى أربعة أيام من تلقيح الباحثين لنباتات الطماطم.

يقول وي: "هذا ليس أسرع بشكل ملحوظ من ظهور الأعراض البصرية لمرض اللفحة المتأخرة". "ومع ذلك ، فإن نظام المراقبة يعني أن المزارعين لا يضطرون إلى الاعتماد على اكتشاف الأعراض البصرية الدقيقة. سيسمح الرصد المستمر للمزارعين بتحديد أمراض النبات في أسرع وقت ممكن ، مما يساعدهم على الحد من انتشار المرض ".

يقول Yong Zhu ، أستاذ الهندسة الميكانيكية والفضائية وشركاه -مراسل مؤلف الورقة.

يقول تشو: "من المهم أيضًا ملاحظة أن تكلفة المواد منخفضة نسبيًا". "إذا تم توسيع نطاق التصنيع ، فإننا نعتقد أن هذه التكنولوجيا ستكون ميسورة التكلفة. نحن نحاول تطوير حل عملي لمشكلة في العالم الحقيقي ، ونعلم أن التكلفة هي اعتبار مهم ".

يعمل الباحثون حاليًا على تطوير رقعة من الجيل التالي يمكنها مراقبة درجة الحرارة والرطوبة والمتغيرات البيئية الأخرى بالإضافة إلى المركبات العضوية المتطايرة. وبينما كانت النماذج الأولية تعمل بالبطارية وتخزن البيانات في الموقع ، يخطط الباحثون لإصدارات مستقبلية تعمل بالطاقة الشمسية وقادرة على نقل البيانات لاسلكيًا.

زينج لي ، باحث ما بعد الدكتوراة السابق في ولاية نورث كارولاينا والذي يعمل الآن أستاذًا مساعدًا في جامعة شينزين ، ويوكوان لي ، طالب دكتوراه في ولاية نورث كارولاينا ، هما المؤلفان المشاركان للورقة البحثية ، التي نُشرت في المجلة. أمر. المؤلفون المشاركون الإضافيون هم من جامعة ستوني بروك وولاية نورث كارولاينا.

تلقى العمل دعمًا من وزارة الزراعة الأمريكية ، والمؤسسة الوطنية للعلوم ، وولاية نورث كارولاينا.

المصدر نك الدولة

نبذة عن الكاتب

كتب البستنة