Για την αντιμετώπιση της αυξανόμενης παγκόσμιας ζήτησης τροφίμων, υπάρχει ανάγκη βελτίωσης των αποδόσεων των καλλιεργειών μέσω αποτελεσματικής φαινοτυπικής ανάλυσης. Η φαινοτυπική ανάλυση με βάση την οπτική εικόνα έχει επιτρέψει σημαντικές προόδους στην αναπαραγωγή φυτών και τη διαχείριση καλλιεργειών, αλλά αντιμετωπίζει περιορισμούς στην χωρική ανάλυση και την ακρίβεια λόγω της προσέγγισής της χωρίς επαφή.
Οι φορετοί αισθητήρες που χρησιμοποιούν μετρήσεις επαφής προσφέρουν μια πολλά υποσχόμενη εναλλακτική λύση για την επιτόπια παρακολούθηση των φαινοτύπων των φυτών και του περιβάλλοντός τους. Παρά τις πρώιμες εξελίξεις στην ανάπτυξη των φυτών και την παρακολούθηση του μικροκλίματος, το πλήρες δυναμικό των φορετών αισθητήρων για τον φαινοτυπικό προσδιορισμό των φυτών παραμένει σε μεγάλο βαθμό ανεκμετάλλευτο.
Τον Ιούλιο του 2023, το Plant Phenomics δημοσίευσε ένα άρθρο ανασκόπησης με τίτλο «Φορητοί Αισθητήρες: Νέα Εργαλεία Συλλογής Δεδομένων για τον Φαινοτυπισμό των Φυτών». Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι να διερευνήσει την ικανότητα των φορετών αισθητήρων να παρακολουθούν διάφορους φυτικούς και περιβαλλοντικούς παράγοντες, επισημαίνοντας την υψηλή τους ανάλυση, την ευελιξία και την ελάχιστη επεμβατικότητά τους, αντιμετωπίζοντας παράλληλα τα υπάρχοντα προβλήματα και παρέχοντας λύσεις.
Οι φορετοί αισθητήρες προσφέρουν μια επαναστατική προσέγγιση στην φαινοτυπική ανάλυση των φυτών, ξεπερνώντας τους περιορισμούς των παραδοσιακών μεθόδων χωρίς επαφή, όπως η οπτική απεικόνιση. Προσφέρουν υψηλή χωρική ανάλυση, ευελιξία και ελάχιστη επεμβατικότητα, επιτρέποντας τη μέτρηση διαφόρων φαινοτύπων φυτών, όπως η επιμήκυνση, η θερμοκρασία των φύλλων, η ενυδάτωση, το βιοδυναμικό και οι αντιδράσεις στο στρες.
Καινοτόμες τεχνολογίες, όπως οι τεντωμένοι μετρητές τάσης και οι εύκαμπτοι αισθητήρες ηλεκτροδίων, προσαρμόζονται στην ανάπτυξη και τη μορφολογία των φυτών, διευκολύνοντας την επιτόπια παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο.
Σε αντίθεση με την οπτική απεικόνιση, οι φορετοί αισθητήρες είναι λιγότερο ευάλωτοι σε περιβαλλοντικούς παράγοντες και μπορούν να παρέχουν πιο ακριβή δεδομένα. Κατά την παρακολούθηση της θερμοκρασίας και της υγρασίας των φύλλων, οι φορετοί αισθητήρες χρησιμοποιούν ασύρματη συνδεσιμότητα και προηγμένα υλικά για να παρέχουν αξιόπιστες και ακριβείς μετρήσεις.
Οι αισθητήρες με εύκαμπτα ηλεκτρόδια παρέχουν πρόοδο στη μέτρηση των βιοδυναμικών, ελαχιστοποιώντας τις ζημιές στα φυτά και παρέχοντας συνεχή παρακολούθηση. Η ανίχνευση των αντιδράσεων στο στρες μπορεί να βελτιωθεί με τη χρήση αισθητήρων που παρακολουθούν τα πρώιμα σημάδια ασθένειας ή περιβαλλοντικού στρες, όπως η υπεριώδης ακτινοβολία και η έκθεση στο όζον.
Οι φορετοί αισθητήρες υπερέχουν επίσης στην παρακολούθηση του περιβάλλοντος, αξιολογώντας παράγοντες όπως η θερμοκρασία του αέρα, η υγρασία, το φως και η παρουσία φυτοφαρμάκων. Οι πολυτροπικοί αισθητήρες σε ελαφριές, ελαστικές πλατφόρμες συλλέγουν δεδομένα σε πραγματικό χρόνο που είναι κρίσιμα για την κατανόηση των μικροπεριβαλλόντων που επηρεάζουν την ανάπτυξη των φυτών.
Παρόλο που οι φορετοί αισθητήρες προσφέρουν πολλά υποσχόμενα αποτελέσματα για τον φαινοτυπικό προσδιορισμό των φυτών, αντιμετωπίζουν επίσης προκλήσεις όπως παρεμβολές στην ανάπτυξη των φυτών, ασθενείς διεπαφές σύνδεσης, περιορισμένους τύπους σημάτων και μικρή κάλυψη παρακολούθησης. Οι λύσεις περιλαμβάνουν ελαφριά, μαλακά, ελαστικά και διαφανή υλικά, καθώς και προηγμένες τεχνολογίες σύνδεσης και ενσωμάτωση πολλαπλών τρόπων μέτρησης.
Καθώς η τεχνολογία των φορετών αισθητήρων συνεχίζει να εξελίσσεται, αναμένεται να διαδραματίσει βασικό ρόλο στην επιτάχυνση της φαινοτυπικής ανάλυσης των φυτών, παρέχοντας μεγαλύτερη εικόνα για τις αλληλεπιδράσεις φυτών-περιβάλλοντος.
Ώρα δημοσίευσης: 24 Ιουλίου 2024