Оборудование размером с коробку для ланча позволяет фермерам получить оперативную информацию о фитосанитарном статусе культуры за один-два часа.
Устройство разработано канадскими исследователями и предпринимателями Итаном Доном (Ethan Done) и Таябом Сумро (Tayab Soomro) из Саскачеванского университета. Проект вырос из студенческого хакатона 2022 года и к 2026 году превратился в полноценную коммерческую технологию, получившую государственную поддержку Канады.
Главная цель PathoScan — ликвидировать временной лаг при диагностике растений. Обычно при подозрении на инфекцию фермер должен срезать образцы и отправить их в специализированную городскую лабораторию. Результатов приходится ждать от нескольких дней до 3 недель. К моменту прихода отчета спасать урожай часто уже поздно.
Устройство позволяет провести полноценный молекулярный ДНК-анализ за пределами лаборатории и получить точный результат менее чем за 1–2 часа. Это позволяет оперативно принять решение: нужно ли распылять дорогостоящие пестициды или урожаю ничего не угрожает.
Прибор комплектуется специализированными тест-наборами (PathoKits) под конкретные виды агрокультур. Он выявляет, например, склеротиниоз (белая гниль, поражающая рапс/канолу); фузариоз колоса и фузариозное увядание; серую гниль и афаномицетную корневую гниль. Теоретически система может быть перенастроена на любой вирус, гриб или даже на определение ГМО-культур.
Разработчики не меняли фундаментальную биологию, а упростили и оптимизировали сложные лабораторные процессы, сделав их доступными для обычного фермера без опыта работы в лаборатории.
Фермер берет кусочек листа, стебля или лепестка подозрительного растения, измельчает его и помещает в специальную реакционную пробирку из набора. В пробирку добавляется готовая смесь воды, порошковых реагентов и синтетической ДНК-мишени. Пробирка вставляется в прибор PathoBox, который можно запитать прямо от автомобильного прикуривателя в поле. Прибор использует метод изотермической амплификации (LAMP). В отличие от классической ПЦР, где нужно циклически менять температуру, LAMP работает при постоянном нагреве. Прибор за полчаса копирует миллионы цепочек ДНК патогена, если он есть в растении.
Если концентрация патогена высокая, жидкость в пробирке меняет свой цвет, сигнализируя о болезни. Встроенная в прибор камера анализирует скорость и оттенки изменения цвета. Система подключается к смартфону и через специальное приложение выдает фермеру не просто ответ «да/нет», а детальный цифровой отчет с точным объемом заражения и автоматическими рекомендациями по лечению культуры. Точность такого экспресс-анализа полностью соответствует стандарту стационарных лабораторий, поскольку используется та же биохимическая база.
Во время пилотных испытаний в Саскачеване прибор PathoScan помог фермеру сэкономить 240 000 долларов, оперативно выявив склеротиниоз на посевах канолы (коммерческая разновидность рапса). Экспресс-диагностика позволила точно применить фунгициды и предотвратить потери урожая от грибного заболевания.
По материалам канадского агропортала The Western Producer.