Фото: із відкритих джерел
Дослідники Virginia Tech розробили сенсор, який за аналізом соку рослини може виявляти збудника Sclerotinia minor вже через п’ять днів після інфікування — задовго до появи видимих симптомів.
Про це повідомляє сайт Аграрії разом з посиланням на Hortidaily.
Грибкова хвороба Sclerotinia blight (склеротиніоз) останніми роками суттєво шкодить посівам арахісу у Вірджинії: за сильних спалахів втрати врожаю можуть сягати до 50%. На цьому тлі команда дослідників Virginia Tech працює над сенсорами, які мають допомогти аграріям раніше виявляти інфекцію та стримувати її поширення.
Як пояснює аспірант Frank Erukainure (Department of Biological Systems Engineering), рання діагностика критична, адже після формування нерегулярних структур розміром із рисове зерно хвороба швидко поширюється в господарстві й може зберігатися в ґрунті до наступних сезонів.
«Раннє виявлення є критичним, тому що щойно хвороба утворює ці нерегулярні структури розміром із рисове зерно, вона швидко поширюється на фермі й залишатиметься в ґрунті наступного сезону. Вона може виживати роками й роками, що ускладнює її викорінення», — зазначив Frank Erukainure.
Як працює підхід із аналізом соку рослини
У матеріалі зазначається, що традиційно фермери покладалися на трудомісткі польові огляди, коли часто вже запізно зупинити розвиток хвороби. Натомість запропонований сенсорний підхід передбачає відбір соку арахісу та нанесення зразка на сенсор. Якщо інфекцію виявити рано, рослину можна обробити фунгіцидом, щоб зменшити ризик поширення на здорові частини.
За даними розробників із Virginia Tech Digital Ag Technologies Lab (керівник — Abhilash Chandel), сенсор здатен виявляти патоген Sclerotinia minor уже через п’ять днів після зараження. Для порівняння, фізичні симптоми інколи можуть не проявлятися до двох місяців.
Технічні характеристики та параметри
- Об’єкт виявлення: патоген Sclerotinia minor (Sclerotinia blight на арахісі).
- Матриця для аналізу: сік (sap) рослини арахісу.
- Принцип детекції: фіксація високих концентрацій щавлевої кислоти (oxalic acid), яку, за описом, інфіковані рослини продукують у великій кількості та яка присутня в їхньому соку.
- Конструкція сенсора: 3D-друковані смоляні (resin) підкладки та платинові електроди.
- Час раннього виявлення: до 5 днів після інфікування (за даними розробників).
- Статус випробувань: ранню діагностику підтверджено у тепличних (greenhouse) випробуваннях; потрібні додаткові польові тести.
Що ще потрібно для впровадження в господарствах
Дослідники підкреслюють, що попри валідацію в контрольованих умовах, необхідні додаткові польові випробування, щоб визначити, як і коли технологію можна застосовувати безпосередньо на фермах. Серед практичних питань, які планують оцінювати далі, — вартість, масштабованість і кількість сенсорів, потрібних для моніторингу великих площ.
Окремо команда планує впродовж наступного року налагодити співпрацю з фермерами регіону Tidewater (Вірджинія) для пілотного тестування сенсорів у виробничих умовах.
Контекст: «носимі» сенсори для рослин
У публікації також згадується попередня робота Erukainure та Chandel: у дослідженні в ACS Sensors вони демонстрували «wearable» мікроголковий сенсор для моніторингу глюкози та водного стресу в рослинах із можливістю отримувати показники в реальному часі. Дослідники сподіваються створити подібний «носимий» формат і для виявлення склеротиніозу на арахісі.
«Технології на кшталт цих трансформують рослинництво. Моніторинг здоров’я рослин у реальному часі дає змогу діяти на випередження, підвищуючи стійкість, продуктивність і сталість», — сказав Abhilash Chandel.