Cảm biến đeo được: Công cụ thu thập dữ liệu mới cho việc phân tích kiểu hình thực vật.

Để đáp ứng nhu cầu lương thực toàn cầu ngày càng tăng, cần phải cải thiện năng suất cây trồng thông qua việc xác định kiểu hình hiệu quả. Việc xác định kiểu hình dựa trên hình ảnh quang học đã tạo điều kiện cho những tiến bộ đáng kể trong chọn giống cây trồng và quản lý cây trồng, nhưng vẫn còn những hạn chế về độ phân giải không gian và độ chính xác do phương pháp không tiếp xúc.
Cảm biến đeo được sử dụng phương pháp đo tiếp xúc mang lại một giải pháp thay thế đầy hứa hẹn cho việc giám sát tại chỗ các đặc điểm hình thái của cây trồng và môi trường xung quanh. Mặc dù đã có những tiến bộ ban đầu trong việc giám sát sự phát triển của cây trồng và vi khí hậu, tiềm năng đầy đủ của cảm biến đeo được trong việc xác định đặc điểm hình thái của cây trồng vẫn chưa được khai thác triệt để.
Vào tháng 7 năm 2023, tạp chí Plant Phenomics đã xuất bản một bài báo tổng quan có tiêu đề “Cảm biến đeo được: Công cụ thu thập dữ liệu mới cho việc phân tích kiểu hình thực vật”. Mục đích của bài báo này là khám phá khả năng của các cảm biến đeo được trong việc giám sát các yếu tố khác nhau của thực vật và môi trường, nhấn mạnh độ phân giải cao, tính linh hoạt và mức độ xâm lấn tối thiểu của chúng, đồng thời giải quyết các vấn đề hiện có và đưa ra các giải pháp.
Cảm biến đeo được mang đến một phương pháp cách mạng trong việc phân tích kiểu hình thực vật, khắc phục những hạn chế của các phương pháp không tiếp xúc truyền thống như chụp ảnh quang học. Chúng cung cấp độ phân giải không gian cao, tính linh hoạt và mức độ xâm lấn tối thiểu, cho phép đo lường nhiều kiểu hình thực vật khác nhau như chiều dài thân, nhiệt độ lá, độ ẩm, điện thế sinh học và phản ứng với stress.
Các công nghệ tiên tiến như cảm biến biến dạng có thể kéo giãn và cảm biến điện cực linh hoạt thích ứng với sự phát triển và hình thái của cây trồng, tạo điều kiện thuận lợi cho việc giám sát tại chỗ theo thời gian thực.
Khác với hình ảnh quang học, cảm biến đeo trên người ít bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường và có thể cung cấp dữ liệu chính xác hơn. Khi theo dõi nhiệt độ và độ ẩm của lá, cảm biến đeo trên người sử dụng kết nối không dây và vật liệu tiên tiến để cung cấp các phép đo đáng tin cậy và chính xác.
Các cảm biến với điện cực linh hoạt mang lại những tiến bộ trong việc đo lường điện thế sinh học, giảm thiểu thiệt hại cho cây trồng và cung cấp khả năng giám sát liên tục. Việc phát hiện các phản ứng căng thẳng có thể được cải thiện bằng cách sử dụng các cảm biến theo dõi các dấu hiệu sớm của bệnh tật hoặc căng thẳng môi trường, chẳng hạn như bức xạ tia cực tím và tiếp xúc với ozone.
Các cảm biến đeo được cũng rất hiệu quả trong việc giám sát môi trường, đánh giá các yếu tố như nhiệt độ không khí, độ ẩm, ánh sáng và sự hiện diện của thuốc trừ sâu. Các cảm biến đa phương thức trên nền tảng nhẹ, có thể co giãn thu thập dữ liệu thời gian thực, rất quan trọng để hiểu được môi trường vi mô ảnh hưởng đến sự phát triển của cây trồng.
Mặc dù các cảm biến đeo được hứa hẹn rất nhiều trong việc phân tích kiểu hình thực vật, chúng cũng phải đối mặt với những thách thức như gây nhiễu đến sự phát triển của cây, giao diện liên kết yếu, các loại tín hiệu hạn chế và phạm vi giám sát nhỏ. Các giải pháp bao gồm vật liệu nhẹ, mềm, co giãn và trong suốt, cũng như các công nghệ liên kết tiên tiến và tích hợp nhiều chế độ đo lường.
Khi công nghệ cảm biến đeo được tiếp tục phát triển, nó được kỳ vọng sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc đẩy nhanh quá trình phân tích kiểu hình thực vật, cung cấp cái nhìn sâu sắc hơn về tương tác giữa thực vật và môi trường.