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用于植物监测和精准农业的便携式系统:进展和展望
发布时间:
2023-01-06
来源:
植物表型资讯
作者:
PhenoTrait
图1 生长监测:植株茎、叶和果实部分配备了便携式系统。文献中提出的植物可穿戴设备的例子:A.一种由聚丙烯酸与涂有聚安宁的导电纳米填料还原氧化石墨烯(PAA-RGO-PANI)双网络开发的超薄可穿戴传感器;B. 用于黄瓜膨胀的碳纳米管应变传感器;C.一种可拉伸的压阻传感器,该传感器基于夹在两层聚二甲硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)之间的皱巴巴的金色金属丝,用于测量茎秆伸长。D. 壳聚糖(Chitosan, CH)导电油墨刷在黄瓜上,测量黄瓜切割后的生长和还原情况。E. 一种用于辣椒植物的松紧带压阻传感器。
图2 水分的吸收、运输和蒸腾监测:左侧植株茎和叶配备了便携式系统。右边显示了文献中提出的植物便携式传感器的例子。A .西瓜植株的光学图像,传感器安装在其茎上,记录了一天的树液流量变化。B.附着在叶片下表面的氧化石墨烯(graphene oxide, GO)基湿度传感器,截面内部结构示意图,传感器对干旱胁迫的电容随时间的响应,浇水1天和6天叶片气孔的图像以及气孔大小变化的统计结果。C.插入番茄植株茎内的生物电阻,并连接到读出系统。D. 纺织装置植入物的细节和通过植物茎连接的银门。
图3 代谢物和离子含量监测:植物茎和叶配备便携式系统。文献中提出的植物便携式传感器(包括植入物)的示例如图a所示,其中有机电化学晶体管(organic electrochemical transistors,OECT)生物传感器被放置在感兴趣的组织中,树的成熟木质部,以及树的维管组织的插图。蔗糖从韧皮部卸载到木质部(黑色箭头),然后通过蒸腾流运输。B.使用OECT葡萄糖传感器监测分离叶绿体葡萄糖输出的设置概述。此外,还描述了葡萄糖氧化酶功能化的OECT通道和门的结构
图4 小气候监测:植物叶子装有便携式系统。右边显示了文献中提出的植物便携式传感器的例子。A .叶片上的多功能可拉伸传感器的示意图和演示,以及叶片传感器的图表和爆炸视图,该传感器可以适应玉米叶片的形态并随叶片一起变形; B.传感器安装在叶片上,安装叶片传感器的特写; C.超过350小时的植株监测:从上到下依次显示室内湿度、光照、室温和叶片湿度; D.多功能蝴蝶形传感器附着在植物叶片上,通过缩放植物叶片来监测温度和湿度水平。
图5 植物病害监测:植物叶片配备便携式系统。右边显示了文献中提出的植物便携式和可穿戴传感器的例子。春雷霉素(kasugamycin,KAS)和锌离子(Zn2+)触发KAS释放氧化锌量子点(ZnO QDs)的合成过程。
来 源
Lo Presti, D., Di Tocco, J., Massaroni, C., Cimini, S., De Gara, L., Singh, S., Raucci, A., Manganiello, G., Woo, S.L., Schena, E., Cinti, S., Current understanding, challenges and perspective on portable systems applied to plant monitoring and precision agriculture, Biosensors and Bioelectronics (2023).
编 辑
王春颖
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