早期检测疾病对于降低其影响至关重要 - 这对植物来说是真实的，因为它是人类的。并且早期检测作物疾病可以制造或打破农民的增长季节。
这就是为什么NC国家的研究人员跨学科团队正在旨在将小型传感器与大数据组合起来，以检测疾病苏丹群。
团队由此引领让·雷塔诺，威廉尼河雷诺兹杰出教授镇静和植物病理学。该团队将与地理空间分析和基于云的植物压力数据库相结合，包括害虫，病原体和环境压力。然后，植物援助数据库将提醒农民关于压力的原因，并提出可能的缓解策略 - 在肉眼可见之前，所有这些都是在症状中可见的。
“We’re developing these sensors that will be deployed in the field and using smartphones and Wi-Fi technology, we will detect diseases pre-symptomatically in fields and then relay the data back into a database,” said Ristaino, who is also director of the新兴植物病和全球粮食安全集群．“该计划是建立一个典型的数据库，称为植物援助数据库，以检测西红柿的植物疾病。最终，我们希望利用这些传感器来减轻疾病爆发并防止流行病在现场发展。“
在北卡罗来纳州，新鲜的市场西红柿是一个价值3380万美元的作物。它们受到各种病原体的攻击，包括导致的真菌早期枯萎那番茄斑点枯萎病毒，导致细菌的种类细菌斑点和原因的oomycete迟到了．
“北卡罗来纳州西部的种植者使用杀虫剂，抗菌化合物和杀菌剂的旋转来解决这些病原体和携带它们的昆虫，”雷塔诺说。“现在，他们在日历基础上应用这些保护化学品 - 七八个，最多10个不同的应用程序。通过我们的传感器和数据库，他们可以确定有什么在那里，当它喷雾时都能优化。它将对种植者有一种经济利益，因为他们将使用较少的化学品，它们的收益率将会更高。“
该项目是NC州选择的四个跨学科项目之一研究与创新办公室获得种子资金以解决所识别的农业面临的全球挑战北卡罗来纳州植物科学倡议（NC. PSI）。
新疾病检测技术
一个由青山威一名化学和生物分子工程的研究人员，已经建造了手持式传感器来检测和分析植物释放到空气中的挥发性有机化合物（VOC）．
“我们拥有一版本的手持式智能手机设备，可以分析和配置植物VOC的组成，但我们只测试了番茄植物和几种类型的疾病，”威士说。“我们的下一步是尝试验证其他类型的植物和病原体的方法，例如病毒和细菌感染。然后我们想测试病原体的组合，看看我们是否仍然可以检测到早期感染。“
VOCS是植物疾病的良好指标，因为植物在压力或被攻击时发出它们，以与附近的植物沟通。科学家或农民不需要摧毁一部分植物来衡量它们。
然而，试验和真实的疾病检测试验需要对病原体的DNA样品进行工作。魏正在致力于一种可以使用这些现有测试的互补技术，往往更具疾病特异性和敏感性。
该技术使用邮票大小的微针斑块，从叶子中收集DNA在一分钟内，而不是常规实验室的DNA提取方法所需的小时。
Ristaino的团队还在常规DNA测试技术的现场版本上工作。这种方法，称为灯，可以复制没有费力的加热和冷却循环的DNA，并在不到一小时内产生结果。将带灯测定的微针贴片与灯泡测定相结合将速度检测到几分钟而不是天数，而仍在现场。
测试技术
“我们已经开发了这些传感器和控制条件下的单一病原体，”麦妥诺说。“对于下一步，我们将在植物温室中进行一些接种，但是从受控的单一病原体接种中跳跃，以便在场地设置中测试它们即将证明有趣。”
现场测试将在北卡罗来纳州西北卡罗来纳州以外的山区研究站进行研究情节。研究部分将被引导inga草地是昆虫学和植物病理部的延伸专家。
Ristaino表示，野外环境引入了许多挑战，包括处理几种不同的疾病，这些疾病突然出现在不断增长的季节上。该团队还需要将不同的技术与一个系统结合起来。
Rob Scheller.一位林业和环境资源研究人员对此表示赞同。“我认为这个领域将是对这项技术的真正考验。一旦你搬到户外，你就会受到许多难以控制的内部变化的影响。”
Scheller，他也是地理空间分析中心，领导植物援助数据库的发展，该数据库将从疾病检测传感器中的数据与来自其他来源的数据组合，例如天气和气候信息，场的空间位置，也许是来自土壤湿度传感器的数据。
“植物援助数据库将成为传感器的所有这些数据之间的桥梁，以及需要采取行动的管理者和农民，”他说。“数据库需要灵活且足够智能，以适应这些真正多样的数据，并将其拉到一起以进行预测。例如，'如果您的数据看起来像这样，那么您有71％的机会让您拥有这种特别的困惑。“
Scheller补充道:“这些问题非常复杂，你必须从工程到增长，再到管理延伸。”“如果你要真正交付并帮助种植者做出决定，在每一步都需要非常不同的技能和规程。”
Ristaino同意拥有跨学科团队的价值。
“我们正在考虑在传统农业的盒子外，如何利用农业许多人真正考虑的工具和技术诊断疾病，”她说。“我们的团队允许我们做新的和令人兴奋的事情。”
“植物援助”数据库项目最初是由新兴植物病和全球粮食安全集群．新兴植物病害就是其中之一校长卓越教师计划卓越群。该计划建立在现有卓越领域，聘请了75多名早期和中等和中等职业教职员工，以形成20个跨学科群集。Ristaino是集群的总监。魏;谢勒;Anna Whitfield，番茄斑点枯萎病毒专家;和David Rasmussen，生物信息学专家;是集群的成员。
最近的组成队包括草甸;雍珠，可穿戴传感器专家;Dorith Rotenberg，昆虫专家传播番茄斑点枯萎病毒;克里斯琼斯是一个地理空间分析专家;和凯利划线，农业经济学家。
GRIP4PSI种子融资计划是基于2016年研究和创新办公室游戏改变研究激励计划（紧握）。新计划由研发办公室与农业和生命科学学院，工程学院，自然资源学院，科学学院，威尔逊纺织学院，龙掌科技学院执行副校长办公室和普罗峰，以及肯南工程，技术和科学研究所。GRIP4PSI旨在支持有远见的想法，将导致大规模的资金，有意义的影响，未来的研究和一流的跨学科研究生教育和培训。
该团队对植物病害检测传感器的初步工作得到了美国农业部(USDA)和凯南工程、技术和科学研究所的支持。
包括巴斯夫和联邦机构在内的几家公司，包括USDA动物和植物健康检验服务的植物保护和检疫计划，表示兴趣支持传感器平台的发展和类似的植物疾病检测和识别系统。
我们的跨学科研究提供了真实的解决方案。
这篇文章是最初发表在农业学院和生命科学新闻中。
