Forskare från Disruptive & Sustainable Technologies (DiSTAP) Interdisciplinary Research Group (IRG) för Agricultural Accuracy under Singapore-MIT Research and Technology Alliance (SMART), ett MIT-forskningsföretag i Singapore, och deras lokala personal från Materials Research Institute, Engineering (IMRE), The Agency for Technology and Research (A * STAR), samt Department of Chemical and Biomolecular Engineering (ChBE), National University of Singapore (NUS) har publicerat en recension som diskuterar den senaste utvecklingen inom osäkerhetsområdet . från elektrokemiskt baserade arrayer till nanosensorer och elektroniska munstycken, destruktiv växthälsoövervakning och varför växthälsoövervakning är en attraktiv och hållbar strategi som kan användas för att optimera växtodlingsmetoder. Översynen syftar till att inspirera framtida utvecklingar inom oförstörande teknologier för växthälsodiagnostik.
Utvecklingen och antagandet av jordbruksteknologi för att möta det akuta behovet av global livsmedelssäkerhet och för att lägga grunden för ett hållbart jordbruk är avgörande för att lindra den svåra situationen för 193 miljoner människor runt om i världen som är allvarligt osäkra på livsmedel. Kontinuerliga experiment bör dock utföras för att minimera miljöförstöringen samtidigt som produktiviteten och produktiviteten förbättras. Traditionellt sett kommer bönder ofta att kunna se tecken på försämrad växthälsa endast vid en tidpunkt då korrigerande åtgärder är begränsade.
Dessutom är befintliga tester med kromatografibaserade analysmetoder lika destruktiva som att ta bort lövprover, vilket orsakar skador och vävnadsfragmentering. Dessa metoder är också arbetskrävande, inklusive laboratorieextraktion och bearbetning av många växtprover för varje datapunkt. Således utvecklar forskare det exakta jordbruksområdet, utvecklar nya sensorer och analytiska verktyg för att hjälpa jordbrukare att styra beslut om gårdsförvaltning. Användningen av oförstörande eller minimalt invasiva sensorer för växtmetaboliter har dykt upp som ett viktigt analytiskt verktyg för realtidsövervakning av växters signalvägar och växtrespons på yttre förhållanden som indikerar övergripande växthälsa. Dessa sensorer kan integreras i framtida jordbruksmetoder och appliceras på högteknologiska stadsgårdar som använder exakt, förutsägbart och miljöstyrt jordbruk.
“Mot bakgrund av den växande efterfrågan på mat på grund av oro för global befolkningstillväxt och livsmedelssäkerhet, är det lägligt och viktigt att utveckla innovativa och hållbara teknologier och verktyg för att förbättra produktiviteten och kvaliteten. Icke-förstörande övervakning av växthälsan är en av nyckelstrategierna för att förbättra metoderna för odling av grödor, komplettera nuvarande jordbrukstekniker som växtföljd, interkultur och genetisk modifiering, säger Dr Gajendra Pratap Singh, chefsutredare och vetenskapschef på DiSTAP.
Teamet beskrev sina resultat i en översiktsartikel med titeln “Non-destructive technologys for plant health diagnostics” publicerad i den prestigefyllda tidskriften Frontiers in Plant Science. Fynden visade att sensorerna i stort sett kan delas in i interna detektorer (in vivo sensorer) och externa (växtyta och luft) signalmolekyler.
In vivo sensorer är baserade på antingen elektrokemiska sensorer eller växtnano-bioniska sensorer. De senaste framstegen inom nanoteknik har gjort det möjligt för elektrokemiska och växtnano-bioniska sensorer att demonstrera högre känslighet och selektivitet med hjälp av unika elektrokemiska och optiska egenskaper. Förutom interna signalmolekyler överför växter också signaler på ytorna av sina organ, såväl som genom luftburna metaboliter som flyktiga organiska föreningar (VOC) för kommunikation mellan växter. Detektering av interna och externa signaler, såsom yt- och luftburna föreningar, möjliggör icke-invasiv och realtidsdiagnos av växtsjukdomar.
Dessutom omvandlar sensorerna växtsignaler till digitala signaler för att skapa en direkt koppling mellan växter och odlare. Dr Tedrick Thomas Salim Lew, en IMRE-forskare och biträdande professor vid A * STAR, tillade: ger “. i NUS ChBE, den relevanta författaren till artikeln.
“Revisionen gav insikter om sensorer som är mångsidiga och framgångsrika när det gäller att extrahera rumtidsdata från olika jordbruksväxtarter. Sensorerna kommer att möjliggöra återkopplingskontrollsystem i realtid som kan hjälpa den exakta appliceringen av gödningsmedel och växttillväxtregulatorer för att maximera tillväxten, samt underlätta snabba ingrepp för att minimera grödans stress från växtstress, säger Mervin Ang, Research DiSTAP-forskare och första författare till artikeln. författare.
Genom åren har DiSTAP introducerat nya analysverktyg som är snabba, oförstörande och som kan upptäcka och tillhandahålla realtidsdata från levande växter för att hantera de djupa utmaningar som livsmedelsproduktionen står inför i Singapore och runt om i världen. Den här senaste recensionen syftar till att utveckla teknologier som kan tillämpas på studier av jordbruksmässigt lämpliga växter inom detta område, och överbryggar kunskapsgapet mellan modellväxter och ekonomiskt viktiga växter, som används i stor utsträckning inom växtbiologin.
Referens: Ang MCY, Lew TTS. Icke-förstörande teknologier för växthälsodiagnostik. Främre. Växtvetenskap. 2022; 13. doi: 10.3389 / fpls.2022.884454
Denna artikel har återpublicerats från följande material. Obs: Materialet kan redigeras efter längd och innehåll. Kontakta den nämnda källan för mer information.
