Щоб впоратися зі зростаючим світовим попитом на продукти харчування, існує потреба у підвищенні врожайності сільськогосподарських культур за допомогою ефективного фенотипування. Фенотипування на основі оптичних зображень дозволило досягти значного прогресу в селекції рослин та управлінні сільськогосподарськими культурами, але стикається з обмеженнями просторової роздільної здатності та точності через безконтактний підхід.
Носимі датчики, що використовують контактні вимірювання, пропонують перспективну альтернативу для моніторингу фенотипів рослин та їхнього середовища in situ. Незважаючи на ранні досягнення в моніторингу росту рослин та мікроклімату, повний потенціал носимих датчиків для фенотипування рослин залишається значною мірою невикористаним.
У липні 2023 року журнал «Plant Phenomis» опублікував оглядову статтю під назвою «Носимося датчики: нові інструменти збору даних для фенотипування рослин». Метою цієї статті є дослідження здатності носимися датчиків контролювати різні фактори рослин та навколишнього середовища, підкреслюючи їхню високу роздільну здатність, універсальність та мінімальну інвазивність, одночасно вирішуючи існуючі проблеми та пропонуючи рішення.
Носимі датчики пропонують революційний підхід до фенотипування рослин, долаючи обмеження традиційних безконтактних методів, таких як оптична візуалізація. Вони забезпечують високу просторову роздільну здатність, універсальність та мінімальну інвазивність, що дозволяє вимірювати різні фенотипи рослин, такі як видовження, температура листя, гідратація, біопотенціал та реакції на стрес.
Інноваційні технології, такі як розтяжні тензодатчики та гнучкі електродні датчики, адаптуються до росту та морфології рослин, що сприяє моніторингу на місці в режимі реального часу.
На відміну від оптичних датчиків, що носиться, менш чутливі до факторів навколишнього середовища та можуть надавати точніші дані. Під час моніторингу температури та вологості листя датчики, що носиться, використовують бездротове з'єднання та передові матеріали для забезпечення надійних та точних вимірювань.
Датчики з гнучкими електродами забезпечують прогрес у вимірюванні біопотенціалів, мінімізуючи пошкодження рослин та забезпечуючи безперервний моніторинг. Виявлення стресових реакцій можна покращити, використовуючи датчики, які відстежують ранні ознаки хвороб або стресу навколишнього середовища, такого як ультрафіолетове випромінювання та вплив озону.
Носимі датчики також чудово справляються з моніторингом навколишнього середовища, оцінюючи такі фактори, як температура повітря, вологість, освітлення та наявність пестицидів. Мультимодальні датчики на легких, розтяжних платформах збирають дані в режимі реального часу, що є критично важливим для розуміння мікросередовищ, що впливають на ріст рослин.
Хоча носимі датчики мають великий потенціал для фенотипування рослин, вони також стикаються з такими проблемами, як перешкоджання росту рослин, слабкі інтерфейси зв'язування, обмежені типи сигналів та невелике покриття моніторингу. Рішення включають легкі, м'які, еластичні та прозорі матеріали, а також передові технології зв'язування та інтеграцію кількох режимів вимірювання.
Оскільки технологія носимих датчиків продовжує розвиватися, очікується, що вона відіграватиме ключову роль у прискоренні фенотипування рослин, забезпечуючи глибше розуміння взаємодії рослини з навколишнім середовищем.
Час публікації: 24 липня 2024 р.