Aby se dalo zvládnout rostoucí globální poptávku po potravinách, je třeba zlepšit výnosy plodin prostřednictvím efektivního fenotypování. Fenotypování založené na optickém zobrazování umožnilo významný pokrok ve šlechtění rostlin a managementu plodin, ale kvůli bezkontaktnímu přístupu čelí omezením v prostorovém rozlišení a přesnosti.
Nositelné senzory využívající kontaktní měření nabízejí slibnou alternativu pro in situ monitorování rostlinných fenotypů a jejich prostředí. Navzdory raným pokrokům v monitorování růstu rostlin a mikroklimatu zůstává plný potenciál nositelných senzorů pro fenotypizaci rostlin do značné míry nevyužitý.
V červenci 2023 publikoval časopis Plant Phenomics přehledový článek s názvem „Nositelné senzory: Nové nástroje pro sběr dat pro fenotypizaci rostlin“. Účelem tohoto článku je prozkoumat schopnost nositelných senzorů monitorovat různé rostlinné a environmentální faktory, zdůraznit jejich vysoké rozlišení, všestrannost a minimální invazivitu a zároveň řešit stávající problémy a nabízet řešení.
Nositelné senzory nabízejí revoluční přístup k fenotypizaci rostlin a překonávají omezení tradičních bezkontaktních metod, jako je optické zobrazování. Nabízejí vysoké prostorové rozlišení, všestrannost a minimální invazivitu, což umožňuje měření různých rostlinných fenotypů, jako je prodloužení, teplota listů, hydratace, biopotenciál a stresové reakce.
Inovativní technologie, jako jsou roztažitelné tenzometry a flexibilní elektrodové senzory, se přizpůsobují růstu a morfologii rostlin a usnadňují tak monitorování v reálném čase na místě.
Na rozdíl od optického zobrazování jsou nositelné senzory méně náchylné k faktorům prostředí a mohou poskytovat přesnější data. Při monitorování teploty a vlhkosti listů využívají nositelné senzory bezdrátové připojení a pokročilé materiály k zajištění spolehlivých a přesných měření.
Senzory s flexibilními elektrodami poskytují pokroky v měření biopotenciálů, minimalizují poškození rostlin a zajišťují nepřetržité monitorování. Detekci stresových reakcí lze zlepšit použitím senzorů, které monitorují včasné příznaky onemocnění nebo environmentálního stresu, jako je ultrafialové záření a vystavení ozonu.
Nositelné senzory také vynikají v monitorování prostředí, kde vyhodnocují faktory, jako je teplota vzduchu, vlhkost, světlo a přítomnost pesticidů. Multimodální senzory na lehkých, roztažitelných platformách shromažďují data v reálném čase, která jsou klíčová pro pochopení mikroprostředí ovlivňujících růst rostlin.
Přestože nositelné senzory představují velký potenciál pro fenotypizaci rostlin, čelí také výzvám, jako je interference s růstem rostlin, slabá vazebná rozhraní, omezené typy signálů a malé pokrytí monitorováním. Řešení zahrnují lehké, měkké, pružné a průhledné materiály, stejně jako pokročilé technologie spojování a integraci více režimů měření.
S rozvojem technologie nositelných senzorů se očekává, že budou hrát klíčovou roli v urychlení fenotypizace rostlin a poskytnou lepší vhled do interakcí mezi rostlinou a prostředím.
Čas zveřejnění: 24. července 2024