За да се справи с нарастващото глобално търсене на храни, е необходимо да се подобрят добивите от култури чрез ефективно фенотипизиране. Фенотипизирането, базирано на оптични изображения, е позволило значителен напредък в селекцията на растения и управлението на културите, но е изправено пред ограничения в пространствената резолюция и точност поради безконтактния си подход.
Носими сензори, използващи контактни измервания, предлагат обещаваща алтернатива за in situ мониторинг на растителни фенотипове и тяхната среда. Въпреки ранния напредък в растежа на растенията и мониторинга на микроклимата, пълният потенциал на носими сензори за фенотипизиране на растенията остава до голяма степен неизползван.
През юли 2023 г. Plant Phenomics публикува обзорна статия, озаглавена „Носими сензори: Нови инструменти за събиране на данни за фенотипизиране на растения“. Целта на тази статия е да се изследва способността на носими сензори да наблюдават различни растителни и екологични фактори, като се подчертава тяхната висока резолюция, гъвкавост и минимална инвазивност, като същевременно се разглеждат съществуващите проблеми и се предлагат решения.
Носими сензори предлагат революционен подход към фенотипизирането на растенията, преодолявайки ограниченията на традиционните безконтактни методи като оптичното изображение. Те предлагат висока пространствена резолюция, гъвкавост и минимална инвазивност, позволявайки измерването на различни растителни фенотипове, като удължение, температура на листата, хидратация, биопотенциал и реакции на стрес.
Иновативни технологии като разтегливи тензодатчици и сензори с гъвкави електроди се адаптират към растежа и морфологията на растенията, улеснявайки наблюдението на място в реално време.
За разлика от оптичното изображение, носими сензори са по-малко податливи на фактори на околната среда и могат да предоставят по-точни данни. Когато наблюдават температурата и влажността на листата, носими сензори използват безжична свързаност и съвременни материали, за да осигурят надеждни и точни измервания.
Сензорите с гъвкави електроди осигуряват напредък в измерването на биопотенциали, минимизират щетите по растенията и осигуряват непрекъснато наблюдение. Откриването на стрес реакции може да се подобри чрез използване на сензори, които наблюдават ранните признаци на заболяване или стрес от околната среда, като например ултравиолетова радиация и излагане на озон.
Носимите сензори също така се справят отлично с мониторинга на околната среда, оценявайки фактори като температура на въздуха, влажност, светлина и наличие на пестициди. Мултимодалните сензори на леки, разтегливи платформи събират данни в реално време, които са от решаващо значение за разбирането на микросредите, които влияят върху растежа на растенията.
Въпреки че носимите сензори са многообещаващи за фенотипизиране на растенията, те също така се сблъскват с предизвикателства като смущения в растежа на растенията, слаби интерфейси за свързване, ограничени типове сигнали и малък обхват на мониторинг. Решенията включват леки, меки, разтегливи и прозрачни материали, както и усъвършенствани технологии за свързване и интегриране на множество режими на измерване.
С развитието на технологията на носимите сензори се очаква тя да играе ключова роля в ускоряването на фенотипизирането на растенията, осигурявайки по-добра представа за взаимодействията между растението и околната среда.
Време на публикуване: 24 юли 2024 г.