美國科學家研發出可以持續監測植物病害的貼片感測器
文章來源 : 農業科技決策資訊平台 2021-12-29
傳統上測試植物是否遭遇環境壓力和疾病的方法,皆是透過採集植物組織的樣本並運送至實驗室進行詳盡分析來完成。然而,這種方式從取樣、運送至檢驗完成之間存在著冗長的時間差,可能造成結果不準確,而且往往只能得到單一量測數據。
來自美國北卡羅來納州立大學 (North Carolina State University,NCSU)的研究團隊開發了一種植物用的穿戴式感測器,以非入侵性的方式量測植物所釋放出的揮發性有機化合物 (Volatile Organic Compounds,VOC),能持續監測植物所面臨的壓力和疾病,所開發的矩形貼片感測器長約30毫米,內含的可撓性材料(flexible material)是由石墨烯感測器及可變形的奈米銀線所組成,感測器上有各種化學配體(ligands)塗層,能針對植物葉片排放出的特定VOC進行檢測。植物在不同情況下會排放不同組合的VOC,感測器能針對特定疾病或環境壓力相關的VOC進行偵測,即時提醒種植者注意相關問題,而不必等待實驗室的測試結果。科學家利用番茄來測試貼片原型,檢測作物遭受物理損害及引起番茄晚疫病的P. infestans病原菌感染兩種不同類型的壓力來源。【延伸閱讀】可攜式拉曼葉夾感測器快速檢測活體植物之營養與壓力狀態
實驗結果顯示,植物的貼片感測器在檢測到與物理損壞相關的VOC變化需耗費一至三個小時,花費時間的長短具體取決於植物損壞處與補丁感測器之間的距離,而番茄晚疫病的監測則需要耗費更長的時間,感測貼片在研究人員接種P. infestans於番茄植株後上,花費了三到四天才量測到VOC的變化,研究人員表示,雖然這並不比觀察晚疫病病徵出現還要來得快,但監測系統的使用意味著種植者不必再依賴微小病徵的觀察,即可辨識植物病害,協助種植者抑制疾病傳播。
研究人員表示,貼片感測器的原型目前已經能精準檢測13種不同的植物VOC,並且能針對於種植者需求進行感測器陣列的客製。目前正著手開發新一代的植物感測貼片,現有的原型機是由電池供電並可以於現場進行數據儲存,但新的版本將預計使用太陽能進行供電並且能夠進行無線數據傳輸,還將增加除VOC外的溫度、濕度以及其他環境變量的監測功能。
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