Fonte; North Carolina State Universit

Pesquisadores da Universidade Estadual da Carolina do Norte desenvolveram um adesivo eletrônico que pode ser aplicado nas folhas das plantas para monitorar as culturas quanto a diferentes patógenos – como infecções virais e fúngicas – e estresses como seca ou salinidade. Nos testes, os pesquisadores descobriram que o adesivo era capaz de detectar uma infecção viral em tomates mais de uma semana antes que os produtores pudessem detectar quaisquer sintomas visíveis da doença. “Isso é importante porque quanto mais cedo os produtores puderem identificar doenças de plantas ou infecções fúngicas, mais capazes estarão de limitar a propagação da doença e preservar sua colheita”, diz Qingshan Wei, autor correspondente de um artigo sobre o trabalho e assistente professor de engenharia química e biomolecular na NC State. “Além disso, quanto mais rapidamente os produtores puderem identificar estresses abióticos, como água de irrigação contaminada por intrusão de água salgada, mais capazes estarão de enfrentar desafios relevantes e melhorar o rendimento das culturas”.

A tecnologia se baseia em um patch de protótipo anterior, que detectou doenças de plantas monitorando compostos orgânicos voláteis (VOCs) emitidos pelas plantas. As plantas emitem diferentes combinações de VOCs em diferentes circunstâncias. Ao direcionar VOCs relevantes para doenças específicas ou estresse da planta, os sensores podem alertar os usuários sobre problemas específicos. “As novas manchas incorporam sensores adicionais, permitindo monitorar a temperatura, a umidade ambiental e a quantidade de umidade ‘exalada’ pelas plantas através de suas folhas”, diz Yong Zhu, co-autor correspondente do artigo e Andrew A. Adams Distinguished Professor de Engenharia Mecânica e Aeroespacial na NC State. Os patches em si são pequenos – apenas 30 milímetros de comprimento – e consistem em um material flexível contendo sensores e eletrodos à base de nanofios de prata. As manchas são colocadas na parte inferior das folhas, que possuem maior densidade de estômatos – os poros que permitem que a planta “respire” trocando gases com o meio ambiente. Os pesquisadores testaram as novas manchas em plantas de tomate em estufas e experimentaram manchas que incorporavam diferentes combinações de sensores. As plantas de tomate foram infectadas com três diferentes patógenos: Tomate Spotted Wilt Virus (TSWV); requeima, que é uma infecção fúngica; e requeima, que é um tipo de patógeno chamado oomiceto. As plantas também foram expostas a uma variedade de estresses abióticos, como excesso de água, condições de seca, falta de luz e altas concentrações de sal na água. Os pesquisadores coletaram dados desses experimentos e os conectaram a um programa de inteligência artificial para determinar quais combinações de sensores funcionaram de maneira mais eficaz para identificar doenças e estresse abiótico. “Nossos resultados para detectar todos esses desafios foram promissores em todos os aspectos”, diz Wei. “Por exemplo, descobrimos que, usando uma combinação de três sensores em um patch, conseguimos detectar o TSWV quatro dias depois que as plantas foram infectadas pela primeira vez. Esta é uma vantagem significativa, uma vez que os tomates normalmente não apresentam sintomas físicos de TSWV por 10 a 14 dias.”

Os pesquisadores dizem que estão a dois passos de ter um patch que os produtores possam usar. Primeiro, eles precisam tornar os patches sem fio – um desafio relativamente simples. Em segundo lugar, eles precisam testar os remendos no campo, fora das estufas, para garantir que os remendos funcionem em condições reais. “No momento, estamos procurando parceiros da indústria e da agricultura para nos ajudar a avançar no desenvolvimento e teste dessa tecnologia”, diz Zhu. “Isso pode ser um avanço significativo para ajudar os produtores a evitar que pequenos problemas se tornem grandes e nos ajudar a enfrentar os desafios de segurança alimentar de maneira significativa”. O artigo, “Sensor vestível multimodal montado na superfície da folha abaxial para monitoramento contínuo da fisiologia da planta”, será publicado em 12 de abril na revista de acesso aberto Science Advances. O primeiro autor do artigo é Giwon Lee, ex-pesquisador de pós-doutorado da NC State, agora professor da Kwangwoon University, na Coréia do Sul. O artigo foi co-escrito por Tatsiana Shymanovich, pesquisadora de pós-doutorado na NC State; Oindrila Hossain, Sina Jamalzadegan, Yuxuan Liu e Hongyu Wang, que são Ph.D. alunos da NC State; Amanda Saville, técnica de pesquisa da NC State; Rajesh Paul, um ex-Ph.D. estudante na NC State; Dorith Rotenberg e Anna Whitfield, ambas professoras de entomologia e fitopatologia na Carolina do Norte; e Jean Ristaino, William Neal Reynolds Ilustre Professor de Entomologia e Patologia Vegetal na Carolina do Norte. O trabalho decorre do grupo de pesquisa Emerging Plant Disease e Global Food Security no estado de NC. Este programa interdisciplinar está focado no desenvolvimento de novos conhecimentos e ferramentas para melhor compreender e combater doenças infecciosas emergentes de plantas. O trabalho foi realizado com o apoio do Departamento de Agricultura dos EUA sob o número de concessão 2019-67030-29311 e do USDA APHIS Farm Bill número 3.0096; e da National Science Foundation, sob os números de concessão 1728370 e 2134664.