新貼片助發現植物病害

植物病蟲疫情是威脅糧食安全、重要農產品生產的重要災害，依法防病治蟲是每個國家保障糧食安全的迫切需要。美國北卡羅萊納州立大學日前發佈消息稱，該研究團隊開發了一種電子貼片，可應用於植物的葉片，監測其是否有病原體，如病毒和真菌感染，以及是否受到乾旱或鹽分等因素影響。

據公開資料顯示，全球植物病害每年導致約百分之二十至百分之四十的農作物損失，不僅導致糧食產量減少，而且導致物種多樣性減少。研究人員指出，智慧農業，即利用創新技術提供有關水、土壤類型和疾病等重要因素的信息，作為確保全球糧食安全的一種手段已經獲得關注。能夠提供即時、無創監測的植物穿戴式感測器並不是一個新事物，但現有的感測器能監測的範圍有限，靈敏度低，且不能發現特定的疾病。北卡羅萊納州立大學的新型技術建立在此前原型貼片的基礎上，該貼片通過監測植物排放的揮發性有機化合物(VOC)來檢測植物疾病。植物在不同的環境下會釋放不同的VOC組合。通過瞄準與特定疾病或植物脅迫相關的VOC，感測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感測器，使它們能監測溫度、環境濕度以及植物通過葉子“呼出”的水分。這些貼片很小，只有三十毫米長，由一種柔性材料製成，其中含有感測器和基於銀納米線的電極。貼片可放置在葉片的下側，此處氣孔密度較高，氣孔是植物與環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感測器組合的貼片。這些番茄植株被三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、乾旱、缺乏光照和高鹽濃度的水。

研究人員從這些實驗中獲取資料，並將它們輸入到一個人工智能程式中，以確定哪種感測器組合在識別疾病和非生物脅迫方面最有效。結果發現，在一個貼片上使用三個感測器的組合，能在植物首次感染TSWV後四天檢出病毒。這表現出新貼片的顯著優勢，因為番茄通常在十至十四日內不會出現任何TSWV的生理症狀。

目前，研究團隊接近於創造一個作物種植者可以使用的補丁。研究人員打算製作無線貼片，然後在溫室外的田間進行測試，以確保它們在真實世界的條件下發揮作用。

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