Valkājami sensori: jauni datu vākšanas rīki augu fenotipizēšanai

Lai tiktu galā ar pieaugošo globālo pārtikas pieprasījumu, ir jāuzlabo kultūraugu raža, izmantojot efektīvu fenotipēšanu. Optiskā attēlu fenotipēšana ir ļāvusi panākt ievērojamu progresu augu selekcijā un kultūraugu apsaimniekošanā, taču tās bezkontakta pieejas dēļ tā saskaras ar ierobežojumiem telpiskajā izšķirtspējā un precizitātē.
Valkājami sensori, kas izmanto kontakta mērījumus, piedāvā daudzsološu alternatīvu augu fenotipu un to vides uzraudzībai in situ. Neskatoties uz agrīnajiem sasniegumiem augu augšanas un mikroklimata uzraudzībā, valkājamo sensoru pilns potenciāls augu fenotipizēšanai joprojām ir lielā mērā neizmantots.
2023. gada jūlijā žurnāls “Plant Phenomics” publicēja pārskata rakstu ar nosaukumu “Valkājamie sensori: jauni datu vākšanas rīki augu fenotipizēšanai”. Šī raksta mērķis ir izpētīt valkājamo sensoru spēju uzraudzīt dažādus augu un vides faktorus, izceļot to augsto izšķirtspēju, daudzpusību un minimālo invazivitāti, vienlaikus risinot esošās problēmas un piedāvājot risinājumus.
Valkājamie sensori piedāvā revolucionāru pieeju augu fenotipizēšanai, pārvarot tradicionālo bezkontakta metožu, piemēram, optiskās attēlveidošanas, ierobežojumus. Tie piedāvā augstu telpisko izšķirtspēju, daudzpusību un minimālu invazivitāti, ļaujot izmērīt dažādus augu fenotipus, piemēram, pagarinājumu, lapu temperatūru, hidratāciju, biopotenciālu un stresa reakcijas.
Inovatīvas tehnoloģijas, piemēram, elastīgi deformācijas sensori un elastīgi elektrodu sensori, pielāgojas augu augšanai un morfoloģijai, atvieglojot uzraudzību reāllaikā uz vietas.
Atšķirībā no optiskās attēlveidošanas, valkājamie sensori ir mazāk jutīgi pret vides faktoriem un var sniegt precīzākus datus. Lapu temperatūras un mitruma uzraudzībai valkājamie sensori izmanto bezvadu savienojumu un progresīvus materiālus, lai nodrošinātu uzticamus un precīzus mērījumus.
Sensori ar elastīgiem elektrodiem nodrošina progresu biopotenciālu mērīšanā, augu bojājumu samazināšanā un nepārtrauktas uzraudzības nodrošināšanā. Stresa reakciju noteikšanu var uzlabot, izmantojot sensorus, kas uzrauga agrīnas slimības vai vides stresa pazīmes, piemēram, ultravioleto starojumu un ozona iedarbību.
Valkājamie sensori ir arī izcili vides monitoringā, novērtējot tādus faktorus kā gaisa temperatūra, mitrums, gaisma un pesticīdu klātbūtne. Multimodāli sensori uz vieglām, elastīgām platformām vāc reāllaika datus, kas ir ļoti svarīgi, lai izprastu mikrovidi, kas ietekmē augu augšanu.
Lai gan valkājamie sensori ir ļoti daudzsološi augu fenotipizēšanai, tie saskaras arī ar tādām problēmām kā traucējumi augu augšanā, vājas saistīšanās saskarnes, ierobežoti signālu veidi un neliels monitoringa pārklājums. Risinājumi ietver vieglus, mīkstus, elastīgus un caurspīdīgus materiālus, kā arī uzlabotas savienošanas tehnoloģijas un vairāku mērīšanas režīmu integrāciju.
Tā kā valkājamo sensoru tehnoloģija turpina attīstīties, paredzams, ka tai būs galvenā loma augu fenotipizācijas paātrināšanā, sniedzot labāku ieskatu augu un vides mijiedarbībā.