Ερευνητές του North Carolina State University προχώρησαν στη δημιουργία ενός ηλεκτρονικού επιθέματος, το οποίο μπορεί να εφαρμοστεί στα φύλλα των φυτών και να και να ανιχνεύει τις ασθένειες των φυτών από παθογόνους μικροοργανισμούς και να αναγνωρίζει εάν το φυτό έρχεται αντιμέτωπο με αβιοτικές καταπονήσεις.
Πιο συγκεκριμένα, οι ερευνητές βασίστηκαν στην τεχνολογία προηγούμενου μοντέλου επιθέματος το οποίο παρακολουθούσε την εκπομπή των πτητικών οργανικών ενώσεων των φυτών και μέσω αυτών ανίχνευε τις ασθένειες των φυτών. Στο νέο ηλεκτρονικό επίθεμα προστέθηκαν αισθητήρες και ηλεκτρόδια με βάση νανοσύρματα αργύρου και αποτελείται από εύκαμπτο υλικό. Τοποθετείται στην κάτω πλευρά των φύλλων των φυτών στα στομάτια και παρακολουθεί τη θερμοκρασία, την υγρασία του περιβάλλοντος και την υγρασία που εκπνέουν τα φυτά μέσω του φυλλώματος.
Οι ερευνητές πειραματίστηκαν σε φυτά τομάτας θερμοκηπίου τα οποία είχαν μολυνθεί από τρεις διαφορετικές ασθένειες παθογόνων όπως τον ιό του κηλιδωτού μαρασμού της τομάτας, τη μυκητιασική λοίμωξη, την όψιμη μάστιγα και εκτέθηκαν σε αβιοτικές καταπονήσεις. Στη συνέχεια τοποθέτησαν στα φυτά τα επιθέματα με την ενσωμάτωση διαφορετικών συνδυασμών αισθητήρων. Τα δεδομένα του πειράματος συνδέθηκαν με πρόγραμμα τεχνητής νοημοσύνης, ώστε να προσδιοριστεί ο βέλτιστος συνδυασμός αισθητήρων που αποδίδει και ανιχνεύει αποτελεσματικά τόσο τις προσβολές των φυτών από ασθένειες όσο και από αβιοτικές καταπονήσεις.
Τα αποτελέσματα ήταν πολύ ενθαρρυντικά όπως αναφέρουν οι ερευνητές, καθώς τα ηλεκτρονικά επιθέματα με το συνδυασμό τριών συγκεκριμένων αισθητήρων, ανίχνευσαν τον ιό του κηλιδωτού μαρασμού της τομάτας (TSWV) τέσσερες μέρες πριν από την εκδήλωση του ιού στα φυτά. Μάλιστα, οι ερευνητές επισημαίνουν ότι η ανακάλυψη αποτελεί σημαντικό πλεονέκτημα καθώς οι τομάτες συνήθως δεν αρχίζουν να εμφανίζουν εμφανή συμπτώματα του TSWV για 10-14 ημέρες.
Η επιστημονική ομάδα της ανάπτυξής του ηλεκτρονικού επιθέματος των φυτών, έχει ως όραμα ότι αυτή η τεχνολογική ανακάλυψη θα βοηθήσει σε μεγάλο βαθμό τους καλλιεργητές να αντιμετωπίσουν τις σχετικές προκλήσεις και να βελτιώσουν την απόδοση των καλλιεργειών τους. Επίσης θα τους δίνεται η δυνατότητα να αναγνωρίζουν έγκαιρα τις ασθένειες των φυτών τους πριν ακόμη εκδηλωθούν και θα είναι σε θέση να παρακολουθούν την εξέλιξη των φυτών τους και εντοπίζουν τις αβιοτικές καταπονήσεις που υφίστανται τα φυτά.
Η επόμενη πρόσκληση των ερευνητών είναι να δημιουργήσουν επιθέματα φυτών τα οποία θα είναι εφαρμόσιμα και σε καλλιέργειες εκτός θερμοκηπίου και θα μπορούν οι παραγωγοί να τα χρησιμοποιούν προς όφελος τους.
Πηγή
Giwon Lee, Oindrila Hossain, Sina Jamalzadegan, Yuxuan Liu, Hongyu Wang, Amanda C. Saville, Tatsiana Shymanovich, Rajesh Paul, Dorith Rotenberg, Anna E. Whitfield, Jean B. Ristaino, Yong Zhu, Qingshan Wei. Abaxial leaf surface-mounted multimodal wearable sensor for continuous plant physiology monitoring. Science Advances, 2023; 9 (15)
