For å håndtere den økende globale matetterspørselen er det behov for å forbedre avlingene gjennom effektiv fenotyping. Optisk bildebasert fenotyping har muliggjort betydelige fremskritt innen planteforedling og avlingsforvaltning, men har begrensninger i romlig oppløsning og nøyaktighet på grunn av den kontaktløse tilnærmingen.
Bærbare sensorer som bruker kontaktmålinger tilbyr et lovende alternativ for in situ-overvåking av plantefenotyper og deres miljø. Til tross for tidlige fremskritt innen plantevekst og mikroklimaovervåking, er det fulle potensialet til bærbare sensorer for plantefenotyping fortsatt i stor grad uutnyttet.
I juli 2023 publiserte Plant Phenomics en oversiktsartikkel med tittelen «Wearable Sensors: New Data Collection Tools for Plant Phenotyping». Formålet med denne artikkelen er å utforske bærbare sensorers evne til å overvåke ulike plante- og miljøfaktorer, fremheve deres høye oppløsning, allsidighet og minimale invasivitet, samtidig som de tar for seg eksisterende problemer og tilbyr løsninger.
Bærbare sensorer tilbyr en revolusjonerende tilnærming til plantefenotyping, og overvinner begrensningene til tradisjonelle kontaktfrie metoder som optisk avbildning. De tilbyr høy romlig oppløsning, allsidighet og minimal invasivitet, noe som muliggjør måling av ulike plantefenotyper som forlengelse, bladtemperatur, hydrering, biopotensial og stressresponser.
Innovative teknologier som strekkbare strekkmålere og fleksible elektrodesensorer tilpasser seg plantevekst og morfologi, noe som muliggjør sanntidsovervåking på stedet.
I motsetning til optisk avbildning er bærbare sensorer mindre utsatt for miljøfaktorer og kan gi mer nøyaktige data. Når de overvåker bladtemperatur og fuktighet, bruker bærbare sensorer trådløs tilkobling og avanserte materialer for å gi pålitelige og nøyaktige målinger.
Sensorer med fleksible elektroder gir fremskritt innen måling av biopotensialer, minimerer planteskader og gir kontinuerlig overvåking. Deteksjon av stressresponser kan forbedres ved å bruke sensorer som overvåker tidlige tegn på sykdom eller miljøstress, som ultrafiolett stråling og ozoneksponering.
Bærbare sensorer utmerker seg også i miljøovervåking, og vurderer faktorer som lufttemperatur, fuktighet, lys og tilstedeværelsen av plantevernmidler. Multimodale sensorer på lette, strekkbare plattformer samler inn sanntidsdata som er avgjørende for å forstå mikromiljøene som påvirker plantevekst.
Selv om bærbare sensorer er lovende for plantefenotyping, står de også overfor utfordringer som interferens med plantevekst, svake bindingsgrensesnitt, begrensede signaltyper og liten overvåkingsdekning. Løsningene inkluderer lette, myke, strekkbare og transparente materialer, samt avanserte bindingsteknologier og integrering av flere målemoduser.
Etter hvert som bærbar sensorteknologi fortsetter å utvikle seg, forventes den å spille en nøkkelrolle i å akselerere plantefenotyping, og gi større innsikt i interaksjoner mellom planter og miljø.
Publisert: 24. juli 2024