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Los investigadores diseñan un dispositivo portátil para la detección rápida del estrés de las plantas

Los investigadores diseñan un dispositivo portátil para la detección rápida del estrés de las plantas
Sensor Raman portátil con clip de hojas que se utiliza en TLL para detectar el estrés nutricional en las verduras de hoja. Crédito: Alianza Singapur-MIT para la Investigación y la Tecnología (SMART)


Investigadores del Grupo de Investigación Interdisciplinario (IRG) de Tecnologías Disruptivas y Sostenibles para la Precisión Agrícola (DiSTAP) de la Alianza de Investigación y Tecnología de Singapur-MIT (SMART)………….( )


por la Alianza Singapur-MIT para la Investigación y la Tecnología


Investigadores del Grupo de Investigación Interdisciplinario (IRG) de Tecnologías Disruptivas y Sostenibles para la Precisión Agrícola (DiSTAP) de la Alianza de Investigación y Tecnología de Singapur-MIT (SMART), la empresa de investigación del MIT en Singapur y el Laboratorio de Ciencias de la Vida de Temasek (TLL) han diseñado un dispositivo óptico portátil sensor que puede monitorear si una planta está bajo estrés. El dispositivo ofrece a los agricultores y científicos de plantas una nueva herramienta para el diagnóstico temprano y el monitoreo en tiempo real de la salud de las plantas en condiciones de campo.

La agricultura de precisión es una estrategia importante para abordar la creciente inseguridad alimentaria a través de prácticas agrícolas sostenibles, pero requiere nuevas tecnologías para el diagnóstico rápido del estrés de las plantas antes de la aparición de síntomas visibles y la consiguiente pérdida de rendimiento. El nuevo sensor de clip de hojas Raman portátil de SMART es una herramienta útil en la agricultura de precisión que permite el diagnóstico temprano de la deficiencia de nitrógeno en las plantas , que puede estar relacionada con el deterioro prematuro de las hojas y la pérdida de rendimiento.

En un artículo titulado «Sensor portátil de clip de hojas Raman para la detección rápida del estrés de las plantas «, publicado en Scientific Reports , los científicos de SMART DiSTAP y TLL explican cómo diseñaron, construyeron y probaron el clip de hojas que permite al sensor óptico sondear la hoja química y establecer el estado de estrés.

«Nuestros hallazgos mostraron que las mediciones in vivo utilizando el sensor Raman de clip de hojas portátil en condiciones de crecimiento de luz completa fueron consistentes con las mediciones obtenidas con un espectrómetro Raman de sobremesa en secciones de hojas en condiciones de laboratorio», dice el profesor del MIT Rajeev Ram, co-líder autor del artículo e investigador principal de DiSTAP. «Demostramos que el diagnóstico temprano de la deficiencia de nitrógeno, un nutriente crítico y el componente más importante de los fertilizantes, en plantas vivas es posible con el sensor portátil».

Si bien el estudio se centró principalmente en medir los niveles de nitrógeno en las plantas, el dispositivo también se puede utilizar para detectar niveles de otros fenotipos de estrés de las plantas, como la sequía, el estrés por calor y frío, el estrés salino y el estrés lumínico. La amplia gama de factores estresantes de las plantas que pueden ser detectados por estas sondas Raman con clip de hojas y su simplicidad y velocidad las hace ideales para que los agricultores las utilicen en el campo para garantizar la salud de los cultivos.

«Si bien nos hemos centrado en el diagnóstico temprano y específico de la deficiencia de nitrógeno utilizando el sensor de clip de hojas, pudimos medir los picos de otros metabolitos que también se observan claramente en vegetales populares como Kailan, Lettuce, Choy Sum, Pak Choi, y espinacas «, dice el Dr. Chung Hao Huang, coautor del artículo y becario postdoctoral en TLL.

El equipo cree que sus hallazgos pueden ayudar a los agricultores a maximizar el rendimiento de los cultivos, al tiempo que aseguran impactos negativos mínimos en el medio ambiente, incluida la minimización de la contaminación de los ecosistemas acuáticos al reducir la escorrentía de nitrógeno y la infiltración en la capa freática.

«El sensor se demostró en múltiples variedades de vegetales y apoya el esfuerzo por producir vegetales nutritivos y de bajo costo como parte de la iniciativa 30 por 30 de Singapur», dice el profesor Nam-Hai Chua, investigador principal co-líder de DiSTAP, vicepresidente de TLL y coautor principal del estudio. «La extensión de este trabajo a una variedad más amplia de cultivos puede contribuir globalmente a un mejor rendimiento de los cultivos, una mayor resiliencia climática y la mitigación de la contaminación ambiental mediante la reducción del uso de fertilizantes».

El sistema Raman portátil fue diseñado en colaboración con la empresa local Technospex Pte Ltd. El sensor Raman de clip de hoja consiste en un clip impreso en 3-D que se construye alrededor de un conjunto de sonda Raman basado en fibra.

El Dr. Shilpi Gupta, asociado postdoctoral en DiSTAP, fue coautor del artículo y el Dr. Gajendra Pratap Singh, director científico de DiSTAP, también fue coautor del artículo.


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