Обнаружение фитофтороза томатов с помощью смартфона
Исследователи из Университета штата Северная Каролина разработали портативную технологию, позволяющую фермерам идентифицировать болезни растений прямо в поле. Подключаемое к смартфону ручное устройство работает, анализируя летучие органические соединения (ЛОС), которые растения выделяют через листья.
Все растения выделяют ЛОС в процессе «дыхания», но их тип и концентрация меняются, когда растение заболевает. Каждое заболевание имеет свой уникальный профиль ЛОС. Таким образом, измеряя тип и концентрацию выделяемых растением ЛОС, можно определить, больно ли растение и, если да, то какой именно болезнью.
Как работает технология
Если фермер подозревает болезнь, он может поместить лист растения в пробирку и закрыть её минимум на 15 минут для накопления ЛОС. Затем с помощью пластиковой трубки воздух с ЛОС закачивается в «считывающее» устройство, подключённое к смартфону.
Воздух поступает в камеру с бумажной полоской, пропитанной набором химических реагентов. Эти реагенты (половина — коммерческие органические красители, половина — функционализированные золотые наночастицы) меняют цвет при контакте с определёнными химическими группами. Анализируя получившуюся цветовую схему, можно определить заболевание.
Результаты испытаний
В тестах технология показала способность обнаруживать и классифицировать 10 растительных ЛОС на уровне частей на миллион (ppm). Устройство выявило возбудителя фитофтороза, вызвавшего Ирландский картофельный голод, уже через два дня после инокуляции томатов. Оно также смогло отличить фитофтороз от двух других грибковых патогенов со схожими симптомами. Точность обнаружения Phytophthora infestans в листьях томата превысила 95%.
Преимущества и перспективы
В отличие от молекулярных анализов, требующих лаборатории и занимающих часы или дни, новая технология позволяет быстро идентифицировать болезнь в поле. Это поможет фермерам быстрее ограничивать распространение заболеваний и связанный с ними ущерб урожаю.
Для дальнейшего улучшения технологии планируется:
- Автоматизировать анализ цветовых схем с помощью программного обеспечения для смартфона.
- Разрабатывать специализированные тест-полоски для конкретных болезней, угрожающих разным культурам в разных регионах.