Дослідники ідентифікували фітофтороз з допомогою смартфону
05.08.2019
Дослідники Державного університету Північної Кароліни створили портативну технологію, яка дозволяє фермерам ідентифікувати хвороби рослин. Пристрій підключається до смартфона і працює шляхом відбору проб летючих органічних сполук (ЛОС), які потрапляють у повітря, через рослини.
“Усі рослини вивільняють ЛОС, коли вони “дихають”, але тип і концентрація цих ЛОС змінюються, коли рослина хворіє”, – каже доцент кафедри хімічної та біомолекулярної інженерії Кінгшан Вей. Кожна хвороба має свій власний профіль ЛОС. Вимірюючи тип та концентрацію ЛОС, що вивільняються рослиною, можна визначити, чи рослина хворіє і на що.
Сучасні методи ідентифікації хвороби покладаються на молекулярні аналізи, для проведення яких потрібні години, і, що найважливіше, потрібно проводити в лабораторії. Доставка зразка в лабораторію, де, можливо, доведеться чекати випробування, може затримати ідентифікацію захворювання на дні або тижні.
«Наша технологія допоможе фермерам швидше визначити хвороби, щоб вони могли обмежити поширення та потенційні втрати врожаю», – каже професор Ріштанео, кафедра патології рослин.
Портативний пристрій, підключений до смартфона, працює шляхом відбору проб летучих органічних сполук, які рослини виділяють через листя. Якщо фермер підозрює, що рослина може захворіти, він може взяти листок у відповідної рослини і помістити його в пробірку. Потім пробірку закривають щонайменше на 15 хвилин, щоб відповідні ЛОС накопичувалися. Після цього інкубаційного періоду ковпачок знімають, і фермер використовує вузьку пластикову трубку для перекачування повітря, завантаженого ЛОС, на зчитувальний пристрій, підключений до смартфона. Повітря закачується в камеру в зчитувачі, яка містить паперову смужку. У папір вкладено масив хімічних реагентів, що змінюють колір при контакті з певною хімічною групою. Оцінюючи отриманий кольоровий малюнок на смужці, користувачі можуть визначити природу будь-якого захворювання рослин, яке може впливати на рослину.
“Щоб ця технологія працювала, нам довелося розробити реагенти, які можна було б вбудувати в паперові смужки”, – говорить Чжен Лі Лі, докторант та перший автор статті. “Близько половини реагентів були неорганічними барвниками, а інша половина – золотими наночастинками, які ми функціонували для реагування на конкретні хімічні групи. Ці функціоналізовані наночастинки дозволяють нам бути більш точними у виявленні різних типів ЛОС”.
“Нам також довелося спроектувати та побудувати зчитувальний пристрій, оскільки на ринку немає нічого подібного”, – каже Вей.
Під час тестування на основі перевірки концепції дослідники продемонстрували здатність пристрою виявляти та класифікувати 10 ЛОС рослин. Вони змогли виявити збудника фітофторозу та відрізнити його від двох інших грибкових збудників, які викликають подібні симптоми на листках томата. Крім того, дослідники показали, що вони могли виявити збудника Phytophthora infestans в томатних листках з точністю понад 95%.
“Ми показали, що технологія працює”, – каже Вей.
“Є дві сфери, де ми могли б зробити це ще кращим. По-перше, ми хотіли б автоматизувати аналіз шаблонів, використовуючи програмне забезпечення для смартфона, що полегшило б аграріям визначити захворювання . По-друге, ми передбачаємо розробку індивідуальних смужок для читання, які призначені для вимірювання ЛОС, пов’язаних з іншими захворюваннями, характерними для даної культури. Різні культури в різних регіонах стикаються з різними загрозами, і ми можемо розробити паперові смужки, пристосовані для вирішення конкретних проблем.”
Інфоіндустрія за матеріалами phys.org
Читайте нас у TelegramПов’язані теми:
