منصة ذكية تكشف فطر البطاطس في دقائق.. ابتكار يغير مستقبل الزراعة

كتب عمرو حمدي

منصة تشخيص جزيئي محمولة تعتمد على LAMP والميكروفلويدكس وإنترنت الأشياء للكشف المبكر عن فطر العفن الجاف في البطاطس (Fusarium solani) ودعم اتخاذ القرار الزراعي الفوري (EROM Platform).

يقدّم هذا البحث منصة تشخيصية متقدمة تحمل اسم EROM Platform، تعتمد على دمج تقنيات التشخيص الجزيئي السريع، والميكروفلويدكس، وإنترنت الأشياء، بهدف الكشف المبكر والفوري عن فطر Fusarium solani المسبب لمرض العفن الجاف في البطاطس (Solanum tuberosum)، ودعم اتخاذ القرار الزراعي في موقع الإصابة دون الحاجة إلى المعامل المركزية.

مشكلة البحث
يُعد فطر Fusarium solani أحد أخطر المسببات المرضية التي تهدد محصول البطاطس بعد الحصاد، حيث يتسبب في خسائر اقتصادية كبيرة تتراوح بين 25% و30% من الإنتاج.

وتكمن خطورة المشكلة في بطء وسائل التشخيص التقليدية، وخاصة تقنية PCR، التي تتطلب تجهيزات معملية متخصصة، وتستغرق ما بين 24 إلى 72 ساعة لإظهار النتائج، وهو ما يحد من سرعة التدخل ويزيد من حجم الخسائر في الحقول ومخازن التبريد وسلاسل التصدير.

أهداف البحث
يهدف المشروع إلى تطوير نظام تشخيصي محمول ولامركزي يمكّن من الكشف السريع والدقيق عن الإصابة في موقعها الفعلي، مع تقليل الاعتماد على المختبرات المركزية، وتحويل التشخيص من عملية معملية بطيئة إلى أداة ميدانية فورية تدعم القرار الزراعي الذكي.

المنهجية العلمية (EROM Framework)
تعتمد المنصة على تكامل أربعة محاور تقنية رئيسية:

• الميكروفلويدكس (Microfluidics): شريحة ذكية تقوم بمعالجة العينات تلقائيًا داخل بيئة مغلقة، مما يقلل استهلاك الكواشف ويختصر خطوات التحضير.
• التشخيص الجزيئي (LAMP Assay): تقنية تضخيم الحمض النووي متساوي الحرارة، توفر دقة عالية وسرعة في الكشف عن المادة الوراثية للفطر دون الحاجة إلى أجهزة معقدة.
• التحكم الحراري والتحليل الضوئي: نظام تحكم دقيق باستخدام خوارزمية PID لضبط درجة حرارة التفاعل، مع مستشعرات ضوئية لعرض النتائج بشكل فوري ومباشر.
• إنترنت الأشياء (IoT): ربط المنصة بتطبيق ذكي يسمح بإرسال نتائج التحليل لحظيًا إلى المزارعين والمصدرين، بما يدعم إدارة المحاصيل واتخاذ القرار السريع.

الأهمية والتأثير الاقتصادي
تمثل منصة EROM نقلة نوعية في مجال الزراعة الدقيقة، حيث تتيح إجراء فحص فوري في الحقل أو المخزن أو أثناء الشحن، ما يساهم في تقليل الاعتماد على المختبرات وتقليص زمن الاستجابة.

ويساعد ذلك في اتخاذ قرارات حاسمة بشأن العزل أو المعالجة أو السماح بالتصدير، بما يحافظ على جودة البطاطس المصرية ويعزز قدرتها التنافسية عالميًا، ويحد من خسائر اقتصادية قد تصل إلى نحو 950 مليون دولار سنويًا.

​فريق العمل من الطلاب ، إسراء أشرف علي – محمد أحمد محمد – رؤى عبد الرازق جلال – عمر الشريف.

وتم المشروع ​تحت إشراف هيئة التدريس من ، د. هناء عمر، د. مصطفى جمال،د.هبة عفيفي،د. منى عبد الجواد.

الخلاصة
يمثل هذا الابتكار خطوة متقدمة نحو دمج التكنولوجيا الحيوية بالذكاء الرقمي في الزراعة، حيث يجمع بين السرعة والدقة والاتصال الذكي، بما يمهّد لتحول جذري في طريقة إدارة أمراض المحاصيل.