Des chercheurs de la North Carolina State University ont développé un patch électronique qui peut être appliqué sur les feuilles des plantes pour surveiller les cultures pour différents brokers pathogènes – tels que les bacterial infections virales et fongiques – et les stress tels que la sécheresse ou la salinité. Lors des checks, les chercheurs ont découvert que le patch était able de détecter une infection virale dans les tomates plus d’une semaine avant que les producteurs ne puissent détecter tout symptôme obvious de la maladie. « C’est critical parce que furthermore tôt les producteurs peuvent identifier les maladies des plantes ou les infections fongiques, mieux ils seront en mesure de limiter la propagation de la maladie et de préserver leur récolte », explique Qingshan Wei, auteur correspondant d’un write-up sur le travail et un assistant. professeur de génie chimique et biomoléculaire à NC State. « En outre, as well as les producteurs peuvent identifier rapidement les stress abiotiques, tels que l’eau d’irrigation contaminée par l’intrusion d’eau salée, mieux ils seront en mesure de relever les défis pertinents et d’améliorer le rendement des cultures. La technologie s’appuie sur un patch prototype précédent, qui détectait les maladies des plantes en surveillant les composés organiques volatils (COV) émis par les plantes. Les plantes émettent différentes combinaisons de COV dans différentes circonstances. En ciblant les COV qui sont pertinents pour des maladies spécifiques ou le strain des plantes, les capteurs peuvent alerter les utilisateurs sur des problèmes spécifiques. « Les nouveaux patchs intègrent des capteurs supplémentaires, leur permettant de surveiller la température, l’humidité environnementale et la quantité d’humidité » expirée « par les plantes via leurs feuilles », explique Yong Zhu, co-auteur correspondant de l’article et Andrew A. Adams. Professeur émérite de génie mécanique et aérospatial à NC Point out. Les patchs eux-mêmes sont petits – seulement 30 millimètres de extensive – et reliable en un matériau adaptable contenant des capteurs et des électrodes à base de nanofils d’argent. Les patchs sont placés sur la face inférieure des feuilles, qui ont une densité in addition élevée de stomates – les pores qui permettent à la plante de « respirer » en échangeant des gaz avec l’environnement. Les chercheurs ont testé les nouveaux patchs sur des vegetation de tomates dans des serres et ont expérimenté des patchs incorporant différentes combinaisons de capteurs. Les vegetation de tomates ont été infectés par trois brokers pathogènes différents : le virus de la flétrissure tachetée de la tomate (TSWV) l’alternariose, qui est une an infection fongique et le mildiou, qui est un variety d’agent pathogène appelé oomycète. Les plantes ont également été exposées à une variété de anxiety abiotiques, tels que l’excès d’eau, les circumstances de sécheresse, le manque de lumière et les fortes concentrations de sel dans l’eau. Les chercheurs ont pris les données de ces expériences et les ont connectées à un programme d’intelligence artificielle pour déterminer quelles combinaisons de capteurs fonctionnaient le as well as efficacement pour identifier à la fois la maladie et le tension abiotique. « Nos résultats pour détecter tous ces défis étaient prometteurs dans tous les domaines », a déclaré Wei. « Par exemple, nous avons constaté qu’en utilisant une combinaison de trois capteurs sur un patch, nous pouvions détecter le TSWV quatre jours après la première infection des plantes. C’est un avantage significatif, auto les tomates ne commencent normalement pas à montrer de symptômes physiques. de TSWV pendant 10 à 14 jours. » Les chercheurs disent qu’ils sont à deux pas d’avoir un patch que les producteurs peuvent utiliser. Tout d’abord, ils doivent rendre les correctifs sans fil – un défi relativement easy. Deuxièmement, ils doivent tester les patchs sur le terrain, à l’extérieur des serres, pour s’assurer que les patchs fonctionneront dans des conditions réelles. « Nous recherchons actuellement des partenaires de l’industrie et de l’agriculture pour nous aider à développer et tester cette technologie », a déclaré Zhu. « Cela pourrait être une avancée significative pour aider les producteurs à empêcher que de petits problèmes ne deviennent de gros problèmes et nous aider à relever les défis de la sécurité alimentaire de manière significative. » L’article, « Capteur moveable multimodal monté en floor sur les feuilles abaxiales pour la surveillance continue on de la physiologie des plantes », sera publié le 12 avril dans la revue en libre accès Science Advances. Le leading auteur de l’article est Giwon Lee, un ancien chercheur postdoctoral à NC Condition, maintenant professeur à l’Université de Kwangwoon en Corée du Sud. L’article a été co-écrit par Tatsiana Shymanovich, chercheuse postdoctorale à NC State Oindrila Hossain, Sina Jamalzadegan, Yuxuan Liu et Hongyu Wang, titulaires d’un doctorat. étudiants à NC Point out Amanda Saville, technicienne de recherche à NC State Rajesh Paul, ancien Ph.D. étudiant à NC Point out Dorith Rotenberg et Anna Whitfield, qui sont toutes deux professeures d’entomologie et de phytopathologie à NC State et Jean Ristaino, professeur émérite William Neal Reynolds d’entomologie et de phytopathologie à NC Point out. Le travail découle du groupe de recherche sur les maladies émergentes des plantes et la sécurité alimentaire mondiale à NC Condition. Ce programme interdisciplinaire est axé sur le développement de nouvelles connaissances et de nouveaux outils pour mieux comprendre et contrer les maladies infectieuses émergentes des plantes. Le travail a été réalisé avec le soutien du Département américain de l’agriculture sous le numéro de subvention 2019-67030-29311 et le numéro de subvention USDA APHIS Farm Monthly bill 3.0096 et de la National Science Foundation, sous les numéros de subvention 1728370 et 2134664.
