Om te voldoen aan de toenemende wereldwijde vraag naar voedsel, is het nodig om de gewasopbrengsten te verbeteren door middel van efficiënte fenotypering. Optische beeldgebaseerde fenotypering heeft aanzienlijke vooruitgang geboekt in plantenveredeling en gewasbeheer, maar kent beperkingen in ruimtelijke resolutie en nauwkeurigheid vanwege de contactloze aanpak.
Draagbare sensoren die contactmetingen uitvoeren, bieden een veelbelovend alternatief voor in-situ monitoring van plantfenotypes en hun omgeving. Ondanks vroege ontwikkelingen in de monitoring van plantengroei en microklimaat, blijft het volledige potentieel van draagbare sensoren voor plantfenotypering grotendeels onbenut.
In juli 2023 publiceerde Plant Phenomics een reviewartikel getiteld "Wearable Sensors: New Data Collection Tools for Plant Phenotyping". Het doel van dit artikel is om de mogelijkheden van draagbare sensoren te onderzoeken om verschillende plant- en omgevingsfactoren te monitoren, met de nadruk op hun hoge resolutie, veelzijdigheid en minimale invasiviteit, terwijl tegelijkertijd bestaande problemen worden aangepakt en oplossingen worden geboden.
Draagbare sensoren bieden een revolutionaire benadering van plantenfenotypering en overwinnen de beperkingen van traditionele contactloze methoden zoals optische beeldvorming. Ze bieden een hoge ruimtelijke resolutie, veelzijdigheid en minimale invasiviteit, waardoor verschillende plantfenotypen kunnen worden gemeten, zoals strekking, bladtemperatuur, hydratatie, biopotentiaal en stressreacties.
Innovatieve technologieën zoals rekbare rekstrookjes en flexibele elektrodesensoren passen zich aan de groei en morfologie van planten aan, waardoor realtime in-situ monitoring mogelijk wordt.
In tegenstelling tot optische beeldvorming zijn draagbare sensoren minder gevoelig voor omgevingsfactoren en kunnen ze nauwkeurigere gegevens leveren. Bij het monitoren van de bladtemperatuur en -vochtigheid maken draagbare sensoren gebruik van draadloze connectiviteit en geavanceerde materialen om betrouwbare en nauwkeurige metingen te leveren.
Sensoren met flexibele elektroden bieden vooruitgang in het meten van biopotentialen, minimaliseren plantschade en bieden continue monitoring. De detectie van stressreacties kan worden verbeterd door sensoren te gebruiken die vroege tekenen van ziekte of omgevingsstress, zoals ultraviolette straling en blootstelling aan ozon, detecteren.
Draagbare sensoren blinken ook uit in omgevingsmonitoring, waarbij ze factoren zoals luchttemperatuur, luchtvochtigheid, licht en de aanwezigheid van pesticiden beoordelen. Multimodale sensoren op lichtgewicht, rekbare platforms verzamelen realtime data die cruciaal is voor het begrijpen van de micro-omgevingen die de plantengroei beïnvloeden.
Hoewel draagbare sensoren veelbelovend zijn voor de fenotypering van planten, kampen ze ook met uitdagingen zoals verstoring van de plantengroei, zwakke bindingsinterfaces, beperkte signaaltypen en een beperkte monitoringdekking. Oplossingen hiervoor zijn onder meer lichtgewicht, zachte, rekbare en transparante materialen, evenals geavanceerde bindingstechnologieën en de integratie van meerdere meetmethoden.
Naarmate de technologie van draagbare sensoren zich verder ontwikkelt, wordt verwacht dat deze een belangrijke rol gaat spelen bij het versnellen van de fenotypering van planten, door meer inzicht te bieden in de interacties tussen planten en hun omgeving.
Plaatsingstijd: 24-07-2024