我們知道，農(nóng)作物通過葉子上的氣孔呼吸，它們會(huì)向空氣中釋放各種揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）?，F(xiàn)在，一種新的智能手機(jī)連接設(shè)備可以在幾分鐘內(nèi)分析出這些化學(xué)物質(zhì)并檢測識(shí)別可能出現(xiàn)的任何疾病。

　　新型智能手機(jī)傳感器，資料圖

　　7月29日，英國《自然·植物》雜志在線發(fā)表的一項(xiàng)研究，描述了一款可檢測微生物侵染植株的智能手機(jī)傳感器。該系統(tǒng)在未來應(yīng)用中將能以新方式及時(shí)發(fā)現(xiàn)病菌，幫助對抗具有破壞性的作物病害。

　　植物病害中的晚疫病，由名為致病疫霉的微生物引起，感染這種病菌的植株在整個(gè)生育期均可發(fā)病。對重要的經(jīng)濟(jì)作物番茄和馬鈴薯來說，該病菌會(huì)快速侵染植株，不加治理的病株幾天內(nèi)即死亡。如果天氣條件適宜，病菌還會(huì)快速擴(kuò)散，導(dǎo)致病害流行。最值得注意的是，致病疫霉曾導(dǎo)致了19世紀(jì)的愛爾蘭大饑荒，也就是馬鈴薯饑荒，讓當(dāng)時(shí)的愛爾蘭人口銳減了近四分之一。

　　此次，美國北卡羅來納州立大學(xué)的魏青山及其同事開發(fā)了一款傳感器，可以在番茄植株染病后的兩天內(nèi)檢測出晚疫病。據(jù)悉，這款由北卡羅萊納州立大學(xué)科學(xué)家們開發(fā)的手機(jī)，被設(shè)計(jì)成需要安裝在農(nóng)民的智能手機(jī)上，具體來說，是在相機(jī)鏡頭的上方。

　　他們使用的化學(xué)修飾金納米粒子，會(huì)與病株葉片釋放的揮發(fā)性有機(jī)化合物發(fā)生反應(yīng)，而手機(jī)攝像頭能捕捉這種反應(yīng)引起的顏色變化。在一次盲測中，該裝置對晚疫病的檢測準(zhǔn)確度高達(dá)95%。

　　首先，農(nóng)民需要從有問題的植物上摘下一片葉子，然后把它放在一個(gè)試管里，試管隨后需要被密封至少15分鐘，這給了葉子充足的時(shí)間來釋放VOCs。接下來，拿掉試管的蓋子，然后用一根很細(xì)的塑料管，將試管中積累的化學(xué)氣體泵入傳感器內(nèi)的一個(gè)腔室里。

　　手機(jī)攝像頭會(huì)拍攝試劑變色后形成的斑點(diǎn)，并在屏幕上顯示出來? ?資料圖

　　據(jù)了解，在這個(gè)測試室內(nèi)有一條含有一些嵌入試劑的測試紙帶，當(dāng)暴露在某些VOCs下時(shí)，這些試劑就會(huì)發(fā)生變色反應(yīng)。其中一些試劑由現(xiàn)成的染料組成，另一些則包含了特制的金納米顆粒。手機(jī)的攝像頭則會(huì)拍攝這些斑點(diǎn)，并在屏幕上顯示出來。

　　研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，這一技術(shù)可在肉眼看到癥狀前就檢測出晚疫病，從而盡早采取行動(dòng)防止病害傳播。研究人員認(rèn)為，如果與不同的比色法指示劑結(jié)合使用，該技術(shù)還將能用于檢測其他的植物病害。

　　到目前為止，這套裝置已經(jīng)成功識(shí)別出10種不同濃度的VOCs。不過，目前的分析工作必須要將植物樣品送到實(shí)驗(yàn)室并且可能要等幾天甚至幾周才行。

　　植物病害一般會(huì)造成約20%至40%的產(chǎn)量損失，因?yàn)橹参飼?huì)在生物或非生物因子的影響下，發(fā)生一系列形態(tài)、生理和生化上的病理變化，從而阻礙正常生長、發(fā)育的進(jìn)程，最終影響人類經(jīng)濟(jì)效益。