Οι μη καταστρεπτικοί αισθητήρες είναι ζωτικής σημασίας για την αποτελεσματικότερη παρακολούθηση της υγείας των φυτών, επιτρέποντας την έγκαιρη παρέμβαση και την αύξηση της παραγωγικότητας των καλλιεργειών
Ερευνητές από τη Διεπιστημονική Ερευνητική Ομάδα Ανατρεπτικών & Βιώσιμων Τεχνολογιών για Γεωργική Ακρίβεια (DiSTAP) (IRG) στο Singapore-MIT Alliance for Research and Technology (SMART) σε συνεργασία με άλλους φορείς, έχουν δημοσιεύσει μια ανασκόπηση που συζητά τις πρόσφατες προόδους στη μη καταστρεπτική παρακολούθηση της υγείας των φυτών. Στόχος της ανασκόπησης είναι να εμπνεύσει τις μελλοντικές εξελίξεις των μη καταστρεπτικών τεχνολογιών για τη διάγνωση της υγείας των φυτών.
Για να ικανοποιηθεί η πιεστική ανάγκη για παγκόσμια επισιτιστική ασφάλεια και να ανοίξει ο δρόμος για τη βιώσιμη γεωργία, η πρόοδος και η υιοθέτηση της γεωργικής τεχνολογίας είναι ζωτικής σημασίας για την ανακούφιση των συνθηκών 193 εκατομμυρίων ανθρώπων στον κόσμο που βιώνουν έντονη επισιτιστική ανασφάλεια. Ωστόσο, πρέπει να εφαρμοστούν βιώσιμες πρακτικές για την ελαχιστοποίηση της καταστροφής του περιβάλλοντος κατά τη βελτίωση των αποδόσεων και της παραγωγικότητας των καλλιεργειών. Δυστυχώς, οι γεωργοί τις περισσότερες φορές παρατηρούν μόνο τα σημάδια επιδείνωσης της υγείας των καλλιεργειών τους, σε ένα στάδιο όπου τα διορθωτικά μέτρα είναι περιορισμένα.
Επιπλέον, ο τρέχων έλεγχος μέσω αναλυτικών τεχνικών που βασίζονται στη χρωματογραφία είναι καταστροφικός όπως απαιτείται, τρυπώντας δείγματα φύλλων με τρόπο που θα προκαλούσαν τραυματισμό και διάσπαση των ιστών. Αυτές οι μέθοδοι είναι επίσης επίπονες, συμπεριλαμβανομένης της εργαστηριακής εξαγωγής και επεξεργασίας πολλαπλών δειγμάτων φυτών για κάθε σημείο δεδομένων. Έτσι, οι επιστήμονες έχουν προωθήσει τον τομέα της γεωργίας ακριβείας, αναπτύσσοντας νέους αισθητήρες και αναλυτικά εργαλεία για να βοηθήσουν τους αγρότες να καθοδηγήσουν τις αποφάσεις διαχείρισης των γεωργικών εκμεταλλεύσεων.
Η χρήση μη καταστρεπτικών ή ελάχιστα επεμβατικών αισθητήρων για τους φυτικούς μεταβολίτες έχει αναδειχθεί ως βασικό αναλυτικό εργαλείο για την παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο της απόκρισης των φυτών σε εξωτερικές συνθήκες που υποδεικνύουν τη συνολική υγεία των φυτών. Αυτοί οι αισθητήρες θα μπορούσαν να ενσωματωθούν σε μελλοντικές γεωργικές πρακτικές και να εφαρμοστούν σε αστικές εκμεταλλεύσεις υψηλής τεχνολογίας που χρησιμοποιούν γεωργία ακριβείας, πρόβλεψης και περιβαλλοντικά ελεγχόμενη.
Η ομάδα εξήγησε την έρευνά της στο άρθρο ανασκόπησης με τίτλο “Μη καταστροφικές τεχνολογίες για τη διάγνωση της υγείας των φυτών“, που δημοσιεύθηκε στο έγκριτο περιοδικό Frontiers in Plant Science. Τα ευρήματα έδειξαν ότι οι αισθητήρες θα μπορούσαν να κατηγοριοποιηθούν ευρέως σε εκείνους που ανιχνεύουν εσωτερικά (αισθητήρες in vivo) και εξωτερικά (επιφανειακά και αερομεταφερόμενα) μόρια σηματοδότησης.
Οι αισθητήρες In vivo βασίζονται είτε σε ηλεκτροχημικούς αισθητήρες είτε σε νανο-βιονικούς αισθητήρες φυτών. Οι πρόσφατες εξελίξεις στη νανοτεχνολογία οδήγησαν τους ηλεκτροχημικούς και φυτικούς νανο-βιονικούς αισθητήρες να παρουσιάσουν υψηλότερη ευαισθησία και επιλεκτικότητα χρησιμοποιώντας μοναδικές ηλεκτροχημικές και οπτικές ιδιότητες. Εκτός από τα μόρια εσωτερικής σηματοδότησης, τα φυτά εκπέμπουν επίσης σήματα στις επιφάνειες των οργάνων τους, καθώς και μέσω αερομεταφερόμενων μεταβολιτών όπως πτητικές οργανικές ενώσεις (VOC) για επικοινωνία μεταξύ των φυτών.
Η ανίχνευση εσωτερικών και εξωτερικών ενδείξεων, όπως οι επιφανειακές και αερομεταφερόμενες ενώσεις, επιτρέπει τη μη επεμβατική και σε πραγματικό χρόνο διάγνωση ασθενειών των φυτών. Επιπλέον, οι αισθητήρες μετατρέπουν τα σήματα των φυτών σε ψηφιακά σήματα για να δημιουργήσουν άμεση επικοινωνία μεταξύ φυτών και καλλιεργητών.
«Η ανασκόπηση έδωσε πληροφορίες σχετικά με τους αισθητήρες που είναι ευπροσάρμοστοι και έχουν επιτύχει την εξαγωγή χωροχρονικών πληροφοριών από μια ποικιλία γεωργικών σημαντικών φυτικών ειδών. Οι αισθητήρες θα ανοίξουν τη δυνατότητα συστημάτων ελέγχου ανάδρασης σε πραγματικό χρόνο που μπορούν να βοηθήσουν στην ακριβή εφαρμογή λιπασμάτων και ρυθμιστών ανάπτυξης φυτών για τη μεγιστοποίηση της ανάπτυξης, καθώς και να διευκολύνουν την έγκαιρη παρέμβαση για την ελαχιστοποίηση της απώλειας απόδοσης από το στρες των φυτών», δήλωσε στο Eurekalert ο Mervin Ang, Ερευνητής Επιστήμονας στο DiSTAP και πρώτος συγγραφέας του άρθρου.
Αυτή η τελευταία ανασκόπηση επιδιώκει να προωθήσει τεχνολογίες που μπορούν να εφαρμοστούν για τη μελέτη καλλιεργειών, γεφυρώνοντας το χάσμα γνώσεων μεταξύ των πρότυπων φυτών που χρησιμοποιούνται συνήθως στη βιολογία των φυτών και των οικονομικά σημαντικών καλλιεργειών.
Ακολουθήστε το Cibum 
