多功能電子貼片及早發(fā)現(xiàn)植物病害

美國北卡羅來納州立大學(xué)研究人員開發(fā)了一種電子貼片，可應(yīng)用于植物的葉片，監(jiān)測其是否有病原體，如病毒和真菌感染，以及是否受到干旱或鹽分等因素影響。研究人員發(fā)現(xiàn)，這種貼片能在種植者發(fā)現(xiàn)明顯病癥前一周多就檢測到番茄中的病毒感染。

這項技術(shù)建立在此前原型貼片的基礎(chǔ)上，該貼片通過監(jiān)測植物排放的揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）來檢測植物疾病。植物在不同的環(huán)境下會釋放不同的VOC 組合。通過瞄準(zhǔn)與特定疾病或植物脅迫相關(guān)的VOC，傳感器可提醒種植者植物存在的特定問題。

新貼片加入了額外的傳感器，使它們能監(jiān)測溫度、環(huán)境濕度以及植物通過葉子“呼出”的水分。這些貼片很小，只有30 毫米長，由一種柔性材料制成，其中含有傳感器和基于銀納米線的電極。貼片可放置在葉片的下側(cè)，此處氣孔密度較高，而氣孔是植物與環(huán)境交換氣體的呼吸通道。

研究人員在溫室番茄植株上測試了包含不同傳感器組合的貼片。這些番茄植株被3 種不同的病原體感染：番茄斑萎病毒（TSWV）、早疫病和晚疫病。這些植物還暴露在各種非生物脅迫下，如過度澆水、干旱、缺乏光照和高鹽濃度的水。

研究人員從這些實驗中獲取數(shù)據(jù)，并將它們輸入到一個人工智能程序中，以確定哪種傳感器組合在識別疾病和非生物脅迫方面最有效。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在一個貼片上使用3 個傳感器的組合，能在植物首次感染TSWV 后4 天檢出病毒。這表現(xiàn)出新貼片的顯著優(yōu)勢，因為番茄通常在10—14 天內(nèi)不會出現(xiàn)任何TSWV 的生理癥狀。