El parche usable monitorea las plantas en busca de enfermedades y estrés

El parche del sensor se encuentra en la hoja de una planta.

Los investigadores han desarrollado un nuevo parche que las plantas pueden "usar" para monitorear continuamente enfermedades u otros factores de estrés, como daños a los cultivos o calor extremo.

"Hemos creado un sensor portátil que monitorea el estrés y las enfermedades de las plantas de una manera no invasiva midiendo los compuestos orgánicos volátiles (COV) emitidos por las plantas", dice Qingshan Wei, profesor asistente de ingeniería química y biomolecular en la Universidad Estatal de Carolina del Norte y compañía. -autor para correspondencia de un artículo sobre la obra.

Métodos actuales de prueba para estrés vegetal o enfermedad implica tomar muestras de tejido vegetal y realizar un ensayo en un laboratorio. Sin embargo, esto solo les da a los productores una medida, y existe un lapso de tiempo entre el momento en que los productores toman una muestra y cuando obtienen los resultados de la prueba.

Las plantas emiten diferentes combinaciones de COV en diferentes circunstancias. Al apuntar a los COV que son relevantes para enfermedades específicas o estrés de la planta, los sensores pueden alertar a los usuarios sobre problemas específicos.

“Nuestra tecnología monitorea Emisiones de COV de la planta continuamente, sin dañar la planta ”, dice Wei. “El prototipo que hemos demostrado almacena estos datos de monitoreo, pero las versiones futuras transmitirán los datos de forma inalámbrica. Lo que hemos desarrollado permite a los productores identificar problemas en el campo; no tendrían que esperar para recibir los resultados de las pruebas de un laboratorio ".

Los parches rectangulares miden 30 milímetros (1.18 pulgadas) de largo y consisten en un material flexible que contiene sensores basados ​​en grafeno y nanocables de plata flexibles. Los sensores están recubiertos con varios ligandos químicos que responden a la presencia de COV específicos, lo que permite que el sistema detecte y mida los COV en los gases que emiten las hojas de la planta.

Los investigadores probaron un prototipo del dispositivo en plantas de tomate. El prototipo se configuró para monitorear dos tipos de estrés: daño físico a la planta e infección por P. infestans, el patógeno que causa tarde enfermedad del tizón en tomates. El sistema detectó cambios de COV asociados con el daño físico dentro de una a tres horas, dependiendo de qué tan cerca estaba el daño del sitio del parche.

Detectando la presencia de P. infestans tomó más tiempo. La tecnología no detectó cambios en las emisiones de COV hasta tres o cuatro días después de que los investigadores inocularan las plantas de tomate.

“Esto no es mucho más rápido que la aparición de síntomas visuales de la enfermedad del tizón tardío”, dice Wei. “Sin embargo, el sistema de monitoreo significa que los productores no tienen que depender de la detección de síntomas visuales diminutos. El monitoreo continuo permitiría a los productores identificar las enfermedades de las plantas lo más rápido posible, ayudándoles a limitar la propagación de la enfermedad ".

“Nuestros prototipos ya pueden detectar 13 COV de plantas diferentes con alta precisión, lo que permite a los usuarios desarrollar una matriz de sensores personalizados que se enfoca en las tensiones y enfermedades que un productor cree que son más relevantes”, dice Yong Zhu, profesor de ingeniería mecánica y aeroespacial y co -autor para correspondencia del artículo.


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"También es importante tener en cuenta que los materiales tienen un costo bastante bajo", dice Zhu. “Si se ampliara la fabricación, creemos que esta tecnología sería asequible. Estamos tratando de desarrollar una solución práctica para un problema del mundo real y sabemos que el costo es una consideración importante ".

Los investigadores están trabajando actualmente para desarrollar un parche de próxima generación que pueda monitorear la temperatura, la humedad y otras variables ambientales, así como los COV. Y aunque los prototipos funcionaban con baterías y almacenaban los datos en el lugar, los investigadores planean que las versiones futuras funcionen con energía solar y sean capaces de transferir datos de forma inalámbrica.

Zheng Li, un ex postdoctorado en NC State que ahora es profesor asistente en la Universidad de Shenzhen, y Yuxuan Li, estudiante de doctorado en NC State, son los primeros coautores del artículo, publicado en la revista. Materia. Los coautores adicionales son de Stony Brook University y NC State.

El trabajo recibió el apoyo del Departamento de Agricultura de EE. UU., La Fundación Nacional de Ciencias y el estado de Carolina del Norte.

Fuente: NC Estado

Sobre el Autor

Estado de Matt Shipman-NC

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Este artículo apareció originalmente en Futurity

 

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