Onderzoekers van de Singapore-MIT Alliantie voor Onderzoek en Technologie hebben een draagbare optische sensor ontworpen die snelle monitoring van plantstress mogelijk maakt - een nieuw hulpmiddel om boeren en plantenwetenschappers te helpen met vroege diagnose en real-time plantgezondheidsmonitoring in veldomstandigheden.
Onderzoekers van de Disruptive & Sustainable Technologies for Agricultural Precision (DiSTAP) Interdisciplinaire Onderzoeksgroep (IRG) van Singapore-MIT Alliantie voor onderzoek en technologie (SMART), MIT's onderzoeksonderneming in Singapore en Temasek Life Sciences Laboratory (TLL) hebben een draagbare optische sensor ontworpen die kan controleren of een plant onder stress staat.
Vroege diagnose van stikstoftekort
De nieuwe draagbare Raman-bladklemsensor van SMART zou een nuttig hulpmiddel kunnen zijn in precisielandbouw, waardoor een vroege diagnose van stikstoftekort in planten mogelijk is, wat kan worden gekoppeld aan voortijdige bladverslechtering en opbrengstderving.
"Onze bevindingen toonden aan dat in vivo metingen met behulp van de draagbare Leaf-clip Raman-sensor onder volledige lichtgroeicondities consistent waren met metingen verkregen met een benchtop Raman-spectrometer op bladsecties onder laboratoriumomstandigheden", zegt MIT-professor Rajeev Ram, co-hoofdauteur van het artikel en hoofdonderzoeker bij DiSTAP.
"We hebben aangetoond dat een vroege diagnose van stikstoftekort - een kritieke voedingsstof en het belangrijkste bestanddeel van meststoffen - in levende planten mogelijk is met de draagbare sensor."
Veldgebruik door boeren
Hoewel de studie voornamelijk keek naar het meten van stikstofniveaus in planten, kan het apparaat ook worden gebruikt om niveaus van andere fenotypes van plantstress te detecteren, zoals droogte, hitte- en koudestress, zoutstress en lichtstress. Het brede scala aan plantstressoren die kunnen worden gedetecteerd door deze Raman-sondes met bladclips en hun eenvoud en snelheid zouden ze ideaal kunnen maken voor veldgebruik door boeren om de gezondheid van gewassen te waarborgen.
"Hoewel we ons hebben gericht op de vroege en specifieke diagnose van stikstoftekort met behulp van de bladklemsensor, waren we in staat om pieken te meten van andere metabolieten die ook duidelijk worden waargenomen in populaire groenten zoals kailan, sla, choy sum, paksoi en spinazie", zegt dr. Chung Hao Huang, mede-eerste auteur van het artikel en postdoctoraal onderzoeker bij TLL.
Help boeren om de oogstopbrengst te maximaliseren
Het team is van mening dat hun bevindingen boeren kunnen helpen om de oogstopbrengst te maximaliseren, terwijl ze zorgen voor minimale negatieve effecten op het milieu, inclusief het minimaliseren van vervuiling van aquatische ecosystemen door stikstofafvoer en infiltratie in de grondwaterspiegel te verminderen.