溫室用電子鼻—能嗅出番茄受到粉蝨危害的警訊
- 作者簡介產業發展中心 產業分析組
- 類別產業報導
- 作者林俞廷 摘譯
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近期，由美國農業部農業研究服務中心(USDA-Agricultural Research Service, ARS) 和大學科學家組成的團隊開發了一種能嗅出番茄植株受粉蝨危害的電子鼻。
電子鼻的原理是檢測番茄植株在受到粉蝨攻擊時釋放到空氣中的特定一種揮發性有機化合物(Volatile organic compounds, VOC)。在自然界中，這些化學物質能使其他植物處於高度警戒狀態。科學家們希望電子鼻也能警告農民，以便他們可以適當調整實施殺蟲劑或釋放寄生蜂等防治策略。
俄亥俄州伍斯特市ARS應用技術研究所農業工程師Heping Zhu與俄亥俄州立大學和田納西大學諾克斯維爾分校的合作者共同開發了電子鼻。跟據Zhu說法，美國2020年鮮食番茄市值達7.21億美元，而粉蝨就是鮮食番茄的頭號害蟲。
若不加以控制番茄的粉蝨危害，粉蝨成蟲和若蟲就會在番茄葉背尋找汁液而刺吸產生危害，導致番茄葉黃化、捲曲或脫落。粉蝨刺吸番茄果實還可能導致果實不均勻成熟，並傳播病毒病害，進一步削弱番茄植株。
粉蝨的監測通常包括檢查植株樣本每片葉子的害蟲閾值數量或在黏蟲紙捕獲的害蟲數量，這兩種監測方式都非常耗時。為此，研究人員設計了一個鞋盒大小的電子鼻裝置原型機，可以用於溫室中。Zhu說明該裝置模仿哺乳動物的嗅覺和大腦識別某些氣味的能力，但是電子鼻使用的是氣體傳感器、數據採集模組和其他組件，而不是鼻腔、受體細胞和嗅球。
電子鼻的關鍵特性是一個類似神經的電路板，有助於將空氣中的VOC樣本轉換為數字信號。當這些信號依次被傳輸到系統的大腦，即透過一種數學演算法來識別番茄植株在受到攻擊時釋放的VOC類型和濃度，也就是氣味指紋。在溫室試驗中，電子鼻將這些植物VOC指紋顯示為不同顏色的線條，在LED螢幕右側呈現急劇而穩定的上升狀態。此外，該系統區分了遭受粉蝨危害的番茄植株和未受危害的番茄植株的氣味指紋，並能夠比對葉子是受到機械損傷還是遭受粉蝨刺吸。
《產業發展中心 產業分析組林俞廷摘譯》
(圖片來源：Adobe Stock)
資料來源：
- https://www.ars.usda.gov/news-events/news/research-news/2022/device-sniffs-out-the-smell-fingerprints-of-pestered-plants/
- https://www.mdpi.com/2227-9040/9/11/297
參考網址
https://www.hortibiz.com/newsitem/news/e-nose-to-detect-whiteflies-in-greenhouse-tomatoes/