Patch que pode ser usado monitora as plantas em busca de doenças e estresse

O patch do sensor fica na folha de uma planta

Os pesquisadores desenvolveram um novo patch que as plantas podem “vestir” para monitorar continuamente doenças ou outros estresses, como danos à colheita ou calor extremo.

“Criamos um sensor vestível que monitora o estresse e as doenças das plantas de uma forma não invasiva, medindo os compostos orgânicos voláteis (VOCs) emitidos pelas plantas”, diz Qingshan Wei, professor assistente de engenharia química e biomolecular da Universidade Estadual da Carolina do Norte e co - autor correspondente de um artigo sobre a obra.

Métodos atuais de teste para estresse vegetal ou a doença envolve a coleta de amostras de tecido vegetal e a realização de um ensaio em um laboratório. No entanto, isso dá aos produtores apenas uma medição, e há um lapso de tempo entre o momento em que os produtores colhem uma amostra e o momento em que obtêm os resultados do teste.

As plantas emitem diferentes combinações de COVs em diferentes circunstâncias. Ao direcionar VOCs que são relevantes para doenças específicas ou estresse de plantas, os sensores podem alertar os usuários sobre problemas específicos.


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“Nossos monitores de tecnologia Emissões de COV da planta continuamente, sem prejudicar a planta ”, diz Wei. “O protótipo que demonstramos armazena esses dados de monitoramento, mas as versões futuras irão transmitir os dados sem fio. O que desenvolvemos permite que os produtores identifiquem problemas no campo - eles não teriam que esperar para receber os resultados dos testes de um laboratório ”.

Os remendos retangulares têm 30 milímetros (1.18 polegadas) de comprimento e consistem em um material flexível contendo sensores baseados em grafeno e nanofios de prata flexíveis. Os sensores são revestidos com diversos ligantes químicos que respondem à presença de VOCs específicos, permitindo ao sistema detectar e medir VOCs nos gases emitidos pelas folhas da planta.

Os pesquisadores testaram um protótipo do dispositivo em tomateiros. O protótipo foi configurado para monitorar dois tipos de estresse: danos físicos à planta e infecção por P. infestans, o patógeno que causa o atraso doença de praga em tomates. O sistema detectou alterações de VOC associadas ao dano físico dentro de uma a três horas, dependendo da proximidade do dano ao local do patch.

Detectando a presença de P. infestans demorou mais. A tecnologia não detectou mudanças nas emissões de COV até três a quatro dias depois que os pesquisadores inocularam as plantas de tomate.

“Isso não é muito mais rápido do que o aparecimento de sintomas visuais da doença da requeima”, diz Wei. “No entanto, o sistema de monitoramento significa que os produtores não precisam depender da detecção de sintomas visuais diminutos. O monitoramento contínuo permitiria aos produtores identificar as doenças das plantas o mais rápido possível, ajudando-os a limitar a propagação da doença. ”

“Nossos protótipos já podem detectar 13 COVs de plantas diferentes com alta precisão, permitindo que os usuários desenvolvam uma matriz de sensores personalizados que se concentra nas tensões e doenças que um produtor considera mais relevantes”, disse Yong Zhu, professor de engenharia mecânica e aeroespacial e co - autor correspondente do artigo.

“Também é importante observar que os materiais são de custo bastante baixo”, diz Zhu. “Se a fabricação fosse ampliada, achamos que essa tecnologia seria acessível. Estamos tentando desenvolver uma solução prática para um problema do mundo real e sabemos que o custo é uma consideração importante ”.

Os pesquisadores estão atualmente trabalhando para desenvolver um patch de próxima geração que pode monitorar a temperatura, umidade e outras variáveis ​​ambientais, bem como VOCs. E enquanto os protótipos eram alimentados por bateria e armazenavam os dados no local, os pesquisadores planejam que versões futuras sejam alimentadas por energia solar e capazes de transferência de dados sem fio.

Zheng Li, um ex-pós-doutorado na NC State que agora é professor assistente na Shenzhen University, e Yuxuan Li, um estudante de PhD na NC State, são co-autores do artigo, publicado na revista Importância. Os co-autores adicionais são da Stony Brook University e da NC State.

O trabalho recebeu apoio do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos, da National Science Foundation e do NC State.

Fonte: Estado NC

Sobre o autor

Estado Matt Shipman-NC

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Este artigo apareceu originalmente no Futurity

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