Les plantes peuvent maintenant vous dire quand ils sont stressés

Quiconque a essayé de garder plantes de porche ou un jardin à domicile vivant grâce aux changements saisonniers sait que c’est une tâche plus facile à dire qu’à faire. Des changements de température brusques – comme des clichés à froid – et des périodes prolongées de sécheresse peuvent souligner les plantes, perturbant leur biochimie normale. S’il n’est pas abordé assez rapidement, ces stress peuvent éventuellement tuer la plante. Les producteurs déçus ne voient souvent que les signes révélateurs (comme le ratating ou les feuilles de brunissement) après qu’il soit trop tard. Mais un nouvel appareil portable des plantes développé par des chercheurs de l’American Chemical Society pourrait Offrez un système d’alerte précoce.

Le portable, Détaillé cette semaine dans le journal Capteurs ACS, Livré sous la forme d’un capteur électromagnétique attaché directement aux feuilles de plantes. Son objectif est de détecter le peroxyde d’hydrogène, une libération des plantes chimiques lorsqu’elle est exposée à un stress environnemental. Le capteur se compose d’un tableau d’aiguilles en plastique microscopiques montées sur une base flexible. Cette base est recouverte d’un hydrogel à base de chitosane capable de détecter de petites quantités de peroxyde d’hydrogène, qui est ensuite convertie en courant électrique. La présence de ce courant alerte les producteurs des niveaux de stress de leurs plantes.

Dans plusieurs expériences, le portable a identifié avec précision la présence de peroxyde d’hydrogène dans des groupes de plantes exposées à un agent pathogène. En théorie, la recherche note qu’un type similaire de portable pourrait être appliqué à des rendements de culture plus importants comme un moyen abordable de détecter les plantes stressées avant qu’elles ne dépassent la sauvegarde.

«Cette technologie de capteur a le potentiel de fonctionner comme un dispositif portable pour la mesure sur place des espèces réactives de l’oxygène dans les plantes, fournissant une solution rapide et rentable pour la quantification du peroxyde d’hydrogène», écrivent les chercheurs dans le document.

Identifier les plantes stressées

Un certain nombre de facteurs environnementaux – comme la sécheresse, la haute salinité et les ravageurs ou les agents pathogènes – peuvent induire un stress chez les plantes. Lorsque cela se produit, les plantes produisent naturellement du peroxyde d’hydrogène, qui, selon les chercheurs, «sert d’indicateur de stress aigu». Cela signale les cellules plantes pour activer une variété de mécanismes de défense. Si les facteurs de stress persistent trop longtemps, ils peuvent finalement tuer la plante. Dans le passé, les chercheurs ont surveillé les premiers signes de stress végétal en prélevant de petits échantillons ou en observant des changements de fluorescence. Mais aucune de ces options n’est parfaite. Prendre des échantillons peut endommager une plante et induire un stress qui lui est propre et la recherche de changements de fluorescence peut être difficile à détecter clairement.

C’est là que la plante portable entre en jeu. En attachant un capteur électrochimique directement sur les feuilles d’une plante, les chercheurs pensaient qu’ils pourraient obtenir une réponse presque instante tout en gardant un minimum physique à la plante. En pratique, les micro-aiguilles du capteur pénétraient le tissu végétal et détecteraient le peroxyde d’hydrogène sans avoir besoin de rassembler les extractions de sève des feuilles. La surface du microneedle est recouverte d’une fine couche d’or, mélangée à un bio-hydrogel composé d’enzymes biocompatibles et hydrophiles de chitosane et de peroxydase de raifort.

Les chercheurs ont attaché ces capteurs à plusieurs groupes de plantes de tabac et de soja. Certaines de ces plantes ont été exposées à un pathogène bactérien appelé Pseudomonas syringae pv. tomate DC3000 tandis que les contrôles sont restés en bonne santé. Comme prévu, les capteurs attachés aux plantes infectés ont rapidement montré des signes de peroxyde d’hydrogène, indiquant le stress. Les chercheurs disent que les niveaux de courant électrique mesurés par les capteurs étaient également «directement liés» à la quantité de peroxyde d’hydrogène dégagé. Les mêmes patchs pourraient être réutilisés jusqu’à neuf fois avant que les aiguilles ne s’étendent et ne perdent leur forme.

« Nous pouvons atteindre des mesures directes en moins d’une minute pour moins d’un dollar par test », a déclaré le chercheur et co-auteur de papier Liang Dong dans un communiqué. «Cette percée rationalisera considérablement l’analyse, ce qui permet aux agriculteurs d’utiliser notre capteur de patch pour la surveillance des cultures de maladies en temps réel.»

Dong et ses coauteurs sont optimistes que cette technologie pourrait potentiellement être étendue pour aider les agriculteurs et les jardiniers à surveiller à distance leurs plantes pour des signes de perturbation de la santé. Cela fait partie d’une tendance plus grande et émergente dans l’industrie agricole pour intégrer Capteurs de surveillance compatibles AI et Même des robots autonomes pour fournir des soins 24h / 24 pour les plantes. Et les enjeux sont élevés. Chaque année, l’Institut national de l’alimentation et de l’agriculture estimations qu’environ 20 à 30% de la production mondiale des cultures est perdue à cause des ravageurs et des maladies, traduisant par des pertes estimées dépassant 220 milliards de dollars.

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