Nosivi senzori: Novi alati za prikupljanje podataka za fenotipizaciju biljaka

Kako bi se zadovoljila rastuća globalna potražnja za hranom, potrebno je poboljšati prinose usjeva putem efikasnog fenotipiziranja. Fenotipiziranje zasnovano na optičkoj slici omogućilo je značajan napredak u oplemenjivanju biljaka i upravljanju usjevima, ali se suočava s ograničenjima u prostornoj rezoluciji i tačnosti zbog svog beskontaktnog pristupa.
Nosivi senzori koji koriste kontaktna mjerenja nude obećavajuću alternativu za in situ praćenje biljnih fenotipova i njihovog okruženja. Uprkos ranom napretku u praćenju rasta biljaka i mikroklime, puni potencijal nosivih senzora za fenotipizaciju biljaka ostaje uglavnom neiskorišten.
U julu 2023. godine, Plant Phenomics je objavio pregledni članak pod naslovom „Nosivi senzori: Novi alati za prikupljanje podataka za fenotipizaciju biljaka“. Svrha ovog rada je istražiti sposobnost nosivih senzora za praćenje različitih biljnih i okolišnih faktora, ističući njihovu visoku rezoluciju, svestranost i minimalnu invazivnost, istovremeno rješavajući postojeće probleme i nudeći rješenja.
Nosivi senzori nude revolucionaran pristup fenotipizaciji biljaka, prevazilazeći ograničenja tradicionalnih beskontaktnih metoda kao što je optičko snimanje. Nude visoku prostornu rezoluciju, svestranost i minimalnu invazivnost, omogućavajući mjerenje različitih biljnih fenotipova kao što su elongacija, temperatura lista, hidratacija, biopotencijal i odgovori na stres.
Inovativne tehnologije poput rastezljivih mjerača naprezanja i fleksibilnih elektrodnih senzora prilagođavaju se rastu i morfologiji biljaka, olakšavajući praćenje na licu mjesta u stvarnom vremenu.
Za razliku od optičkog snimanja, nosivi senzori su manje podložni faktorima okoline i mogu pružiti preciznije podatke. Prilikom praćenja temperature i vlage lista, nosivi senzori koriste bežičnu povezivost i napredne materijale kako bi pružili pouzdana i tačna mjerenja.
Senzori s fleksibilnim elektrodama pružaju napredak u mjerenju biopotencijala, minimizirajući oštećenje biljaka i omogućavajući kontinuirano praćenje. Detekcija stresnih reakcija može se poboljšati korištenjem senzora koji prate rane znakove bolesti ili stresa iz okoliša, poput ultraljubičastog zračenja i izloženosti ozonu.
Nosivi senzori se također ističu u praćenju okoliša, procjenjujući faktore poput temperature zraka, vlažnosti, svjetlosti i prisutnosti pesticida. Multimodalni senzori na laganim, rastezljivim platformama prikupljaju podatke u stvarnom vremenu koji su ključni za razumijevanje mikrookruženja koja utječu na rast biljaka.
Iako nosivi senzori predstavljaju veliki potencijal za fenotipizaciju biljaka, suočavaju se i s izazovima poput ometanja rasta biljaka, slabih interfejsa vezivanja, ograničenih tipova signala i male pokrivenosti praćenja. Rješenja uključuju lagane, mekane, rastezljive i prozirne materijale, kao i napredne tehnologije vezivanja i integraciju više načina mjerenja.
Kako tehnologija nosivih senzora nastavlja napredovati, očekuje se da će igrati ključnu ulogu u ubrzavanju fenotipizacije biljaka, pružajući bolji uvid u interakcije biljke i okoline.