A növekvő globális élelmiszerigény kielégítése érdekében hatékony fenotipizálással kell javítani a terméshozamokat. Az optikai képalapú fenotipizálás jelentős előrelépéseket tett lehetővé a növénynemesítésben és a növénytermesztésben, de a térbeli felbontás és a pontosság tekintetében korlátozottak az érintkezésmentes megközelítése miatt.
A kontakt méréseket használó viselhető érzékelők ígéretes alternatívát kínálnak a növényi fenotípusok és környezetük in situ monitorozására. A növénynövekedés és a mikroklíma monitorozásának korai előrelépései ellenére a viselhető érzékelők növényi fenotípus-meghatározásban rejlő teljes potenciálja nagyrészt kiaknázatlan marad.
2023 júliusában a Plant Phenomics folyóirat publikált egy áttekintő cikket „Viselhető érzékelők: Új adatgyűjtési eszközök a növényfenotípus-meghatározáshoz” címmel. A tanulmány célja, hogy feltárja a viselhető érzékelők azon képességét, hogy különféle növényi és környezeti tényezőket figyeljenek meg, kiemelve nagy felbontásukat, sokoldalúságukat és minimális invazivitásukat, miközben a meglévő problémákat is kezeli és megoldásokat kínál.
A viselhető érzékelők forradalmi megközelítést kínálnak a növények fenotípus-meghatározásában, leküzdve a hagyományos, érintésmentes módszerek, például az optikai képalkotás korlátait. Nagy térbeli felbontást, sokoldalúságot és minimális invazivitást kínálnak, lehetővé téve a különféle növényi fenotípusok, például a megnyúlás, a levélhőmérséklet, a hidratáció, a biopotenciál és a stresszválaszok mérését.
Az olyan innovatív technológiák, mint a nyújtható nyúlásmérő bélyegek és a rugalmas elektródaérzékelők alkalmazkodnak a növények növekedéséhez és morfológiájához, lehetővé téve a valós idejű helyszíni monitorozást.
Az optikai képalkotással ellentétben a viselhető érzékelők kevésbé érzékenyek a környezeti tényezőkre, és pontosabb adatokat tudnak szolgáltatni. A levelek hőmérsékletének és nedvességtartalmának monitorozásakor a viselhető érzékelők vezeték nélküli kapcsolatot és fejlett anyagokat használnak a megbízható és pontos mérések biztosításához.
A rugalmas elektródákkal rendelkező érzékelők előrelépést jelentenek a biopotenciálok mérésében, minimalizálják a növényi károsodást és folyamatos monitorozást biztosítanak. A stresszválaszok kimutatása javítható olyan érzékelők használatával, amelyek a betegségek vagy környezeti stressz korai jeleit, például az ultraibolya sugárzást és az ózonnak való kitettséget figyelik.
A viselhető érzékelők a környezeti monitorozásban is kiválóan teljesítenek, olyan tényezőket értékelve, mint a levegő hőmérséklete, páratartalma, fénye és a növényvédő szerek jelenléte. A könnyű, nyújtható platformokon lévő multimodális érzékelők valós idejű adatokat gyűjtenek, amelyek kritikus fontosságúak a növények növekedését befolyásoló mikro-környezetek megértéséhez.
Bár a viselhető érzékelők nagy ígéretet jelentenek a növények fenotipizálásában, olyan kihívásokkal is szembesülnek, mint a növények növekedésével való interferencia, a gyenge kötőfelületek, a korlátozott jeltípusok és a kis monitorozási lefedettség. A megoldások közé tartoznak a könnyű, puha, nyújtható és átlátszó anyagok, valamint a fejlett kötési technológiák és a több mérési mód integrációja.
Ahogy a viselhető érzékelőtechnológia folyamatosan fejlődik, várhatóan kulcsszerepet fog játszani a növények fenotipizálásának felgyorsításában, és jobban betekintést nyújt a növények és a környezet közötti interakciókba.
Közzététel ideje: 2024. július 24.