Research press release


Nature Plants

Spotting tomato blight with a smartphone


作物の減収の20~40%は、植物の病害によって引き起こされている。疫病(late blight)は、Phytophthora infestansという微生物によって引き起こされる。P. infestansは、トマトやジャガイモの植物体にたちまち侵入し、処置しなければ数日でそれを枯死させる。有利な気象条件では瞬く間に広がり、広範囲の流行を生じることもある。最も顕著な例として、P. infestansは19世紀にアイルランドのジャガイモ飢饉を引き起こした。

今回、Qingshan Weiたちは、感染から2日以内にトマトの疫病を検出することができるセンサーを開発した。研究チームは、感染した植物の葉が産生する揮発性有機化合物と反応する化学修飾金ナノ粒子を用いた。その反応によって、色の変化が生じ、それがスマートフォンのカメラで捉えられる。このデバイスは、盲検試験において、疫病を95%の正確度で検出することができた。


A smartphone-based sensor that can be used to detect microbial infections in tomato plants is described in a study published online this week in Nature Plants. This system could help fight crop-damaging diseases by identifying them at an early stage.

Plant diseases cause around 20 - 40% of crop losses. Late blight is caused by the microorganism Phytophthora infestans, which rapidly infects tomato and potato plants and kills them within days if left untreated. In favourable weather conditions, it spreads rapidly and can lead to pandemics. Most notably, P. infestans caused the Irish potato famine in the nineteenth century.

Qingshan Wei and colleagues developed a sensor that can detect late blight in tomatoes within two days of infection. The authors used chemically modified gold nanoparticles that react with volatile organic compounds produced by infected plant leaves. This reaction leads to a change in colour that is then captured using the camera of a smartphone. In a blind test, the device could detect late blight with an accuracy of 95%.

The authors found that this technology can detect late blight before its symptoms are visible to the eye, which can enable an early response to prevent the spread of the disease. They suggest that when combined with different colourimetric indicators, it could potentially be used for other crop diseases.

doi: 10.1038/s41477-019-0476-y


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