Nosljivi senzorji: nova orodja za zbiranje podatkov za fenotipizacijo rastlin

Da bi se spopadli z naraščajočim svetovnim povpraševanjem po hrani, je treba izboljšati donose poljščin z učinkovitim fenotipiziranjem. Fenotipiziranje na podlagi optične slike je omogočilo pomemben napredek v žlahtnjenju rastlin in upravljanju poljščin, vendar se zaradi brezkontaktnega pristopa sooča z omejitvami glede prostorske ločljivosti in natančnosti.
Nosljivi senzorji, ki uporabljajo kontaktne meritve, ponujajo obetavno alternativo za spremljanje rastlinskih fenotipov in njihovega okolja in situ. Kljub zgodnjemu napredku pri spremljanju rasti rastlin in mikroklime ostaja polni potencial nosljivih senzorjev za fenotipizacijo rastlin v veliki meri neizkoriščen.
Julija 2023 je revija Plant Phenomics objavila pregledni članek z naslovom »Nosljivi senzorji: nova orodja za zbiranje podatkov za fenotipizacijo rastlin«. Namen tega članka je raziskati sposobnost nosljivih senzorjev za spremljanje različnih rastlinskih in okoljskih dejavnikov, pri čemer poudarja njihovo visoko ločljivost, vsestranskost in minimalno invazivnost, hkrati pa obravnava obstoječe težave in ponuja rešitve.
Nosljivi senzorji ponujajo revolucionaren pristop k fenotipizaciji rastlin in premagujejo omejitve tradicionalnih brezkontaktnih metod, kot je optično slikanje. Ponujajo visoko prostorsko ločljivost, vsestranskost in minimalno invazivnost, kar omogoča merjenje različnih rastlinskih fenotipov, kot so podolgitev, temperatura listov, hidracija, biopotencial in odzivi na stres.
Inovativne tehnologije, kot so raztegljivi merilniki napetosti in senzorji s fleksibilnimi elektrodami, se prilagajajo rasti in morfologiji rastlin, kar omogoča spremljanje na terenu v realnem času.
Za razliko od optičnega slikanja so nosljivi senzorji manj dovzetni za okoljske dejavnike in lahko zagotavljajo natančnejše podatke. Pri spremljanju temperature in vlage listov nosljivi senzorji uporabljajo brezžično povezljivost in napredne materiale za zagotavljanje zanesljivih in natančnih meritev.
Senzorji s fleksibilnimi elektrodami omogočajo napredek pri merjenju biopotencialov, zmanjševanju poškodb rastlin in zagotavljanju neprekinjenega spremljanja. Zaznavanje stresnih odzivov je mogoče izboljšati z uporabo senzorjev, ki spremljajo zgodnje znake bolezni ali okoljskega stresa, kot sta ultravijolično sevanje in izpostavljenost ozonu.
Nosljivi senzorji so odlični tudi pri spremljanju okolja, saj ocenjujejo dejavnike, kot so temperatura zraka, vlažnost, svetloba in prisotnost pesticidov. Multimodalni senzorji na lahkih, raztegljivih platformah zbirajo podatke v realnem času, ki so ključni za razumevanje mikrookolja, ki vpliva na rast rastlin.
Čeprav so nosljivi senzorji zelo obetavni za fenotipizacijo rastlin, se soočajo tudi z izzivi, kot so motnje v rasti rastlin, šibki vezavni vmesniki, omejene vrste signalov in majhna pokritost spremljanja. Rešitve vključujejo lahke, mehke, raztegljive in prozorne materiale, pa tudi napredne tehnologije vezanja in integracijo več načinov merjenja.
Ker se tehnologija nosljivih senzorjev še naprej razvija, se pričakuje, da bo igrala ključno vlogo pri pospeševanju fenotipizacije rastlin in zagotavljala boljši vpogled v interakcije med rastlinami in okoljem.