Για ένα φυτό, η ασθένεια δεν ξεκινά όταν κιτρινίσουν τα φύλλα ή εμφανιστούν τα πρώτα σημάδια μαρασμού. Έχει ήδη αρχίσει πολύ νωρίτερα. Το πρόβλημα είναι ότι μέχρι σήμερα οι άνθρωποι δεν μπορούσαν εύκολα να τη δουν.
Αυτό προσπαθούν να αλλάξουν ερευνητές του Virginia Tech, οι οποίοι ανέπτυξαν έναν μικρό ηλεκτροχημικό αισθητήρα που μπορεί να εντοπίσει μια επικίνδυνη μυκητολογική ασθένεια της αραχίδας (αράπικο φιστίκι) αρκετές εβδομάδες πριν γίνει ορατή με γυμνό μάτι.
Η ασθένεια ονομάζεται Sclerotinia blight και προκαλείται από τον μύκητα Sclerotinia minor. Σε σοβαρές προσβολές μπορεί να καταστρέψει έως και το μισό της παραγωγής. Το ακόμη μεγαλύτερο πρόβλημα είναι ότι όταν τα συμπτώματα γίνουν εμφανή, ο μύκητας μπορεί να έχει ήδη εξαπλωθεί στο χωράφι και να έχει αφήσει πίσω του δομές που παραμένουν στο έδαφος για χρόνια.
ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ
«Η έγκαιρη ανίχνευση είναι κρίσιμη», εξηγεί ο Frank Erukainure, υποψήφιος διδάκτορας στο Virginia Tech και επικεφαλής της έρευνας. «Όταν εμφανίζονται οι χαρακτηριστικές μικρές δομές του μύκητα, μεγέθους περίπου ενός κόκκου ρυζιού, η ασθένεια μπορεί να εξαπλωθεί γρήγορα και να παραμείνει στο έδαφος για την επόμενη καλλιεργητική περίοδο».
Ο νέος αισθητήρας που περιγράφεται στο ACS Agricultural Science & Technology, προσπαθεί να εντοπίσει την ασθένεια πολύ πριν φτάσει σε αυτό το σημείο.
Η ιδέα είναι σχετικά απλή, αντί να περιμένουν οι αγρότες να «δουν» την ασθένεια, οι ερευνητές αναζητούν ένα χημικό ίχνος της.
Όταν ένα φυτό αραχίδας προσβάλλεται από τον μύκητα, αυξάνονται σημαντικά τα επίπεδα οξαλικού οξέος στον φυτικό χυμό. Οι ερευνητές μπορούν να πάρουν μικρή ποσότητα από αυτόν τον χυμό και να την τοποθετήσουν στον αισθητήρα. Η συσκευή, η οποία διαθέτει ηλεκτρόδια πλατίνας πάνω σε τρισδιάστατα εκτυπωμένο υπόστρωμα ρητίνης, ανιχνεύει την αυξημένη συγκέντρωση της συγκεκριμένης ουσίας.
Το σημαντικό είναι το πότε μπορεί να το κάνει
Σε δοκιμές σε θερμοκήπιο, ο αισθητήρας εντόπισε την παρουσία του παθογόνου μόλις πέντε ημέρες μετά τη μόλυνση. Τα ορατά συμπτώματα, αντίθετα, μπορεί να χρειαστούν ακόμη και δύο μήνες για να εμφανιστούν.
Αυτή η διαφορά στον χρόνο θα μπορούσε να αλλάξει δραστικά τον τρόπο αντιμετώπισης μιας επιδημίας μέσα σε μια καλλιέργεια. Εάν ο παραγωγός γνωρίζει ότι ένα φυτό έχει μολυνθεί πριν η ασθένεια εξαπλωθεί, μπορεί να επέμβει νωρίτερα και πιο στοχευμένα, χρησιμοποιώντας μυκητοκτόνα ή άλλα μέτρα προστασίας.
Η ανάγκη δεν είναι θεωρητική. Μόνο το 2024, οι παραγωγοί στη νοτιοανατολική Βιρτζίνια καλλιέργησαν περίπου 30.000 στρέμματα αραχίδας, με συνολική αξία παραγωγής περίπου 37,4 εκατ. δολάρια.
Μέχρι σήμερα, ο εντοπισμός της ασθένειας βασίζεται σε μεγάλο βαθμό στον οπτικό έλεγχο των φυτών. Πρόκειται για μια αργή διαδικασία, η οποία γίνεται ακόμη πιο δύσκολη όταν οι καλλιέργειες εκτείνονται σε χιλιάδες στρέμματα. Και υπάρχει ένα θεμελιώδες πρόβλημα, ένας άνθρωπος μπορεί να αναγνωρίσει μόνο αυτό που έχει ήδη γίνει ορατό.
Οι αισθητήρες υπόσχονται κάτι διαφορετικό. Να μετατρέψουν τη βιοχημεία ενός φυτού σε δεδομένα.
Η ομάδα του Virginia Tech δεν σταματά στον συγκεκριμένο αισθητήρα. Σε προηγούμενη έρευνα, ο Erukainure και ο επιβλέπων του, Abhilash Chandel, είχαν αναπτύξει έναν «φορετό» αισθητήρα με μικροβελόνες ο οποίος μπορούσε να παρακολουθεί σε πραγματικό χρόνο τη γλυκόζη και την υδατική καταπόνηση των φυτών.
Η επόμενη εκδοχή αυτής της ιδέας θα μπορούσε να λειτουργεί περισσότερο σαν ένα wearable για τα ίδια τα φυτά που παρακολουθεί συνεχώς την υγεία τους και μεταφέρει τα δεδομένα σε ψηφιακά συστήματα.
Σε ένα τέτοιο μέλλον, ο αγρότης δεν θα χρειάζεται να περιμένει ένα χωράφι να αρχίσει να «δείχνει» ότι έχει πρόβλημα. Οι αισθητήρες θα μπορούσαν να εντοπίζουν τις πρώτες βιοχημικές αλλαγές και να τον προειδοποιούν πριν η ασθένεια γίνει επιδημία.
Προς το παρόν, βέβαια, η τεχνολογία βρίσκεται ακόμη σε δοκιμαστικό στάδιο. Τα αποτελέσματα έχουν επιβεβαιωθεί σε συνθήκες θερμοκηπίου, αλλά χρειάζονται δοκιμές σε πραγματικά χωράφια για να φανεί πόσο αξιόπιστη και πρακτική είναι η εφαρμογή της σε μεγάλη κλίμακα.
Οι ερευνητές σχεδιάζουν πιλοτικές δοκιμές με παραγωγούς στην περιοχή Tidewater της Βιρτζίνια μέσα στον επόμενο χρόνο. Εκεί θα πρέπει να απαντηθούν και τα πιο δύσκολα ερωτήματα, πόσο θα κοστίζει κάθε αισθητήρας, πόσοι αισθητήρες θα χρειάζονται για μια μεγάλη καλλιέργεια και πόσο εύκολα μπορούν να ενσωματωθούν στην καθημερινή γεωργική πρακτική.
Αν αυτά τα εμπόδια ξεπεραστούν, η τεχνολογία θα μπορούσε να αποτελέσει ένα μικρό αλλά σημαντικό βήμα προς μια διαφορετική γεωργία, στην οποία τα φυτά δεν θα αντιμετωπίζονται μόνο όταν αρρωστήσουν, αλλά θα παρακολουθούνται συνεχώς, όπως ακριβώς ένας ασθενής με έναν φορητό βιομετρικό αισθητήρα.
Το πιο ενδιαφέρον κομμάτι ίσως δεν βρίσκεται μόνο στο ότι ένας αισθητήρας μπορεί να ανιχνεύσει έναν μύκητα, αλλά στο ότι αρχίζουμε να αποκτούμε τρόπους να «ακούμε» τα φυτά πριν αυτά προλάβουν να μας δείξουν ότι κάτι δεν πάει καλά.
