برای مقابله با افزایش تقاضای جهانی غذا، نیاز به بهبود عملکرد محصولات کشاورزی از طریق فنوتیپ‌بندی کارآمد وجود دارد. فنوتیپ‌بندی مبتنی بر تصویر نوری پیشرفت‌های چشمگیری در اصلاح نباتات و مدیریت محصولات کشاورزی ایجاد کرده است، اما به دلیل رویکرد غیرتماسی خود، با محدودیت‌هایی در وضوح و دقت مکانی مواجه است.
حسگرهای پوشیدنی با استفاده از اندازه‌گیری‌های تماسی، جایگزین امیدوارکننده‌ای برای پایش درجا فنوتیپ‌های گیاهی و محیط آنها ارائه می‌دهند. با وجود پیشرفت‌های اولیه در رشد گیاه و پایش ریزاقلیم، پتانسیل کامل حسگرهای پوشیدنی برای فنوتیپ‌بندی گیاهان تا حد زیادی دست‌نخورده باقی مانده است.
در ژوئیه ۲۰۲۳، Plant Phenomics مقاله‌ای مروری با عنوان «حسگرهای پوشیدنی: ابزارهای جدید جمع‌آوری داده برای فنوتیپ‌بندی گیاهان» منتشر کرد. هدف از این مقاله بررسی توانایی حسگرهای پوشیدنی در نظارت بر عوامل مختلف گیاهی و محیطی، برجسته کردن وضوح بالا، تطبیق‌پذیری و حداقل تهاجم آنها، ضمن پرداختن به مشکلات موجود و ارائه راه‌حل‌ها است.
حسگرهای پوشیدنی رویکردی انقلابی در فنوتیپ‌بندی گیاهان ارائه می‌دهند و بر محدودیت‌های روش‌های سنتی غیرتماسی مانند تصویربرداری نوری غلبه می‌کنند. آنها وضوح مکانی بالا، تطبیق‌پذیری و حداقل تهاجم را ارائه می‌دهند و امکان اندازه‌گیری فنوتیپ‌های مختلف گیاهی مانند طویل شدن، دمای برگ، هیدراتاسیون، پتانسیل زیستی و پاسخ به استرس را فراهم می‌کنند.
فناوری‌های نوآورانه مانند کرنش‌سنج‌های کششی و حسگرهای الکترود انعطاف‌پذیر با رشد و مورفولوژی گیاه سازگار می‌شوند و نظارت درجا را در زمان واقعی تسهیل می‌کنند.
برخلاف تصویربرداری نوری، حسگرهای پوشیدنی کمتر تحت تأثیر عوامل محیطی قرار می‌گیرند و می‌توانند داده‌های دقیق‌تری ارائه دهند. هنگام نظارت بر دما و رطوبت برگ، حسگرهای پوشیدنی از اتصال بی‌سیم و مواد پیشرفته برای ارائه اندازه‌گیری‌های قابل اعتماد و دقیق استفاده می‌کنند.
حسگرهایی با الکترودهای انعطاف‌پذیر، پیشرفت‌هایی در اندازه‌گیری پتانسیل‌های زیستی، به حداقل رساندن آسیب به گیاه و ارائه نظارت مداوم ارائه می‌دهند. تشخیص پاسخ‌های استرس را می‌توان با استفاده از حسگرهایی که علائم اولیه بیماری یا استرس محیطی، مانند اشعه ماوراء بنفش و قرار گرفتن در معرض ازن را رصد می‌کنند، بهبود بخشید.
حسگرهای پوشیدنی همچنین در نظارت بر محیط زیست، ارزیابی عواملی مانند دمای هوا، رطوبت، نور و وجود آفت‌کش‌ها، عملکرد بسیار خوبی دارند. حسگرهای چندوجهی روی پلتفرم‌های سبک و کشسان، داده‌های بلادرنگ را جمع‌آوری می‌کنند که برای درک ریزمحیط‌هایی که بر رشد گیاه تأثیر می‌گذارند، بسیار مهم است.
اگرچه حسگرهای پوشیدنی نویدبخش فنوتیپ‌های گیاهی هستند، اما با چالش‌هایی مانند تداخل با رشد گیاه، رابط‌های اتصال ضعیف، انواع سیگنال محدود و پوشش نظارتی کوچک نیز مواجه هستند. راه‌حل‌ها شامل مواد سبک، نرم، کشسان و شفاف و همچنین فناوری‌های پیشرفته اتصال و ادغام حالت‌های اندازه‌گیری چندگانه است.
با پیشرفت روزافزون فناوری حسگرهای پوشیدنی، انتظار می‌رود این فناوری نقش کلیدی در تسریع فنوتیپ‌بندی گیاهان ایفا کند و بینش بیشتری در مورد تعاملات گیاه و محیط ارائه دهد.
زمان ارسال: ۲۴ ژوئیه ۲۰۲۴