Разработка устройства для диагностики пятнистостей земляники садовой

   Описаны симптомы при поражении листьев земляники садовой пятнистостями, вызванными фитопатогенными грибами. Показана невозможность их идентификации по видимым признакам в начальной стадии поражения. Ранняя диагностика возможна с помощью методов, основанных на взаимодействии антител с антигенами фитопатогенов, молекулярных методов анализа и методов на основе аптамеров. Однако при их использовании имеется ряд трудностей. Для создания портативного средства ранней диагностики предложены методы, основанные на детектировании электрических изменений в растительных тканях листьев в результате атаки грибов-патогенов: метод электрической импедансной спектроскопии и метод электрических эквивалентных схем. Методы позволяют определить диагностический параметр – емкость конденсатора, моделирующего емкость мембран растительных клеток листьев. Выявлено, что значения емкости конденсатора уменьшаются по мере повышения степени поражения листьев земляники. Предложенные методы реализованы в устройстве, состоящем из электродной системы, электронного и вычислительного блоков. В электродной системе неполяризующиеся электроды расположены с двух сторон листа земляники. Электронный блок предназначен для регистрации импеданса растительной ткани. Вычислительный блок (ноутбук) осуществляет поиск частоты, на которой реактивная составляющая импеданса максимальна, и вычисляет по этим данным диагностический параметр. Устройство функционирует под управлением программы регистрации реактивной составляющей импеданса растительной ткани и программы определения диагностического параметра. Для оценки точности устройства проведено сравнение значений диагностического параметра, полученных разработанным устройством и прецизионным анализатором импеданса WK 6505B. Значения параметра составили 1594 и 1574 пФ соответственно.

1. Ожерельев В.Н., Ожерельева М.В., Гринь А.М., Сомин В.В. Динамика производства ягод земляники садовой по странам мира // Вестник Брянской государственной сельскохозяйственной академии. 2019. № 4 (74). С. 60–66.

2. Жбанова Е.В., Лукъянчук И.В., Миронов А.М. Витаминная и антиоксидантная ценность плодов сортов и отборных форм земляники селекции ФГБНУ «ФНЦ им. И.В. Мичурина» // Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2019. № 6. С. 36–48. DOI: 10.34677/0021-342x-2019-6-36-48.

3. Брюхина С.А., Трунов Ю.В., Меделяева А.Ю., Коршунов А.Ю. Продуктивность и качество ягод земляники садовой в условиях Тульской области // Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. 2023. № 2 (73). С. 24–28.

4. Салимова Р.Р. Оценка гибридов земляники садовой по хозяйственно ценным признакам // Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. 2023. № 2 (73). С. 87–90.

5. Юдин А.А., Павлова Е.В., Красильникова Е.В., Моторина В.А. Оценка устойчивости сортов земляники садовой к основным болезням и вредителям // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2022. № 2 (94). С. 62–66. DOI: 10.37670/2073-0853-2022-94-2-62-66.

6. Savary S., Willocquet L. The global burden of pathogens and pests on major food crops // Nature Ecology and Evolution. 2019. N 3. P. 430–439.

7. Зубкова М.И., Насонова Г.В., Князев С.Д. Особенности проявления основных болезней на землянике садовой // Вестник российской сельскохозяйственной науки. 2019. № 2. С. 41-44. DOI: 10.30850/vrsn/2019/2/41-44.

8. Кащиц Ю.П. Видовой состав фитопатогенных микромицетов листьев и ягод земляники садовой в Краснодарском крае и Республике Адыгея // Бюллетень Государственного Никитского ботанического сада. 2020. № 137. С. 23–28. DOI: 10.36305/0513-1634-2020-137-23-28.

9. Зейналов А.С., Чурилина Т.Н. Критерии эффективности современных методов защиты земляники от основных вредных организмов (обзорная статья) // Субтропическое и декоративное садоводство. 2020. № 74. С. 148–159. DOI: 10.31360/2225-3068-2020-74-148-159.

10. Барашкова А.С., Рогожин Е.А. Потенциал антимикробных пептидов растений для защиты сельскохозяйственных культур от возбудителей болезней // Вестник защиты растений. 2023. Т. 106. № 3. С. 120–136. DOI: 10.31993/2308-6459-2023-106-3-15980.

11. Graeme J., Kettles V., Estrell L. Food security in 2044: How do we control the fungal threat // Fungal Biology. 2019. Vol. 123 (8). P. 558–564.

12. Коваленко А.А., Шаройко В.В., Казарцев И.А. Перспективы применения аптамеров в защите растений и растениеводстве // Вестник защиты растений. 2022. Т. 105. № 1. С. 6–27. DOI: 10.31993/2308-6459-2022-105-1-15186.

13. Krivitsky V., Granot E., Avidor Y., Borberg E. Rapid Collection and Aptamer-Based Sensitive Electrochemical Detection of Soybean Rust Fungi Airborne Urediniospores // ACS Sensor. 2021. Vol. 6 (3). P. 1187–1198.

14. Домрачева Л.И., Скугорева С.Г., Стариков П.А., Горностаева Е.А., Ашихмина Т.Я. Микробы-антагонисты против фитопатогенных бактерий и грибов (обзор) // Теоретическая и прикладная экология. 2022. № 2. С. 6–14. DOI: 10.25750/1995-4301-2022-2-006-014.

15. Wang Y.Q., Zhao P.F., Fan L.F., Zhou Q., Wang Z.Y. Determination of water content and characteristic analysis in substrate root zone by electrical impedance spectroscopy // Computers and Electronics in Agriculture. 2019. Vol. 156. P. 243–253.