Команда исследователей из Университета штата Северная Каролина разработала быстрые диагностические тесты для выявления заболеваний растений до того, как проявятся симптомы в полевых условиях. В частности, ученые работали над технологией выявления возбудителя фитофтороза Phytophthora infestans, вызывающего заболевание картофеля и томатов.

На сегодняшний день фитофтороз остается одним из самых опасных заболеваний помидоров и картофеля. Ежегодно в мире фитофтороз вызывает экономические потери на сумму $6 млрд. В связи с тем, что у заболевания быстрая скорость распространения, оно представляет собой серьезную угрозу продовольственной безопасности во всем мире.

Несмотря на то, что некоторые страны внедрили системы поддержки принятия решений и другие инструменты для борьбы с фитофторозом, мелкие фермеры в странах с низкими доходами продолжают в больших количествах использовать фунгициды для борьбы с данным заболеванием. Чрезмерное использование фунгицидов увеличивает производственные затраты и создает серьезные риски для окружающей среды, фермеров и семей. В этих областях химические вещества почти всегда применяются без надлежащей защиты.

Обычно, когда технолог подозревает наличие болезни, он должен выйти в поле, взять образец, принести его в лабораторию и дождаться анализа ДНК. На получение диагноза может уйти от нескольких дней до нескольких недель.

Команда ученых из Государственного университета Северной Каролины разработала три полевых датчика. Первые два датчика (бумажная полоска и хемирезистор) обнаруживают летучие органические соединения (ЛОС — химические сигналы, излучаемые листьями растения, когда их поражает болезнь). Когда растение поражается патогеном или насекомым-вредителем, оно выделяет ряд соединений. И эти соединения являются признаками инфекции. Таким образом, датчики могут считывать изменчивую сигнатуру и идентифицировать патоген до появления симптомов.

Разница между бумажными полосками или хемирезисторными датчиками заключается в том, что последние позволяют осуществлять непрерывный мониторинг в режиме реального времени и удаленно.

«Полоска бумаги подходит только для точечных измерений, которые требуют большего вмешательства человека. Методы VOC (бумажная полоска или химирезистор) неинвазивны и поэтому более быстрые. Но они могут иметь ограничения по чувствительности и специфичности в сравнении с обычными молекулярными методами», — отметил исследователь из штата Северная Каролина и автор статей Циншань Вэй.

Третий датчик использует пластырь с микроиглами для выделения ДНК, которая затем применяется для идентификации патогена, вызывающего инфекцию.

«Молекулярная диагностика с помощью пластыря с микроиглами является наиболее точной и чувствительной. Это также больше похоже на текущий стандарт, метод ПЦР в лаборатории», — заявил доктор Вэй.

Выбор конкретного метода будет зависеть от срочности и точности требуемого диагноза.

Вся информация собирается по беспроводной сети с датчиков на смартфонах и сохраняется в базах данных, чтобы предупреждать производителей о новых вспышках. Базы данных также могут использоваться исследователями для моделирования распространения болезней для более эффективного и быстрого реагирования.

Датчики могут обнаруживать патогены других сельскохозяйственных культур или даже обнаруживать пищевые заболевания человека и животных, а также насекомых-вредителей.

«В более богатых странах, таких как США и Европа, крупные и мелкие производители могут извлечь выгоду из этих технологий для проверки ранней диагностики серьезных заболеваний, что позволит своевременно и более эффективно применять меры контроля. Данные технологии также могут быть использованы для выявления новых патогенов, которые представляют угрозу для товарных культур и диких растений, и, таким образом, помогут избежать болезней пандемического масштаба», — сообщил фитопатолог Грег Форбс, который проработал 29 лет в Международном центре картофеля.

Господин Форбс также добавил, что поскольку для этих технологий необходимы смартфоны и телефонные сети, которые теперь стали практически универсальными, датчики и сети передачи данных могут также использоваться в странах с низкими доходами, где они могут быть полезны для производителей и тех, кто занимается распространением сельскохозяйственных знаний. Фермеры в этих странах обычно не могут позволить себе сложное оборудование, необходимое для других типов систем поддержки принятия решений.

 

*по информации из открытых источников

 

 

Читайте также:

История культуры-2: откуда появилась? (БЛОГ)

Ученые открыли новую разновидность фитофторы

Бельгийские исследователи разработали вакцину против фитофтороза

Новые штаммы фитофторы угрожают производителям картофеля и помидоров

Ученые: изменение угла наклона роста корней кукурузы влияет на поглощение азота