Կրելի սենսորներ. Բույսերի ֆենոտիպավորման համար տվյալների հավաքագրման նոր գործիքներ

Համաշխարհային պարենի աճող պահանջարկի հետ գործ ունենալու համար անհրաժեշտ է բարելավել բերքատվությունը՝ արդյունավետ ֆենոտիպավորման միջոցով: Օպտիկական պատկերի վրա հիմնված ֆենոտիպավորումը հնարավորություն է տվել զգալի առաջընթաց գրանցել բույսերի բուծման և բերքի կառավարման ոլորտում, սակայն իր ոչ կոնտակտային մոտեցման պատճառով բախվում է տարածական լուծաչափի և ճշգրտության սահմանափակումների:
Կոնտակտային չափումներ օգտագործող կրելի սենսորները խոստումնալից այլընտրանք են բույսերի ֆենոտիպերի և դրանց միջավայրի տեղում մոնիթորինգի համար: Չնայած բույսերի աճի և միկրոկլիմայի մոնիթորինգի վաղ առաջընթացին, բույսերի ֆենոտիպավորման համար կրելի սենսորների ողջ ներուժը մնում է մեծ մասամբ չօգտագործված:
2023 թվականի հուլիսին Plant Phenomics-ը հրապարակեց «Կրելի սենսորներ. բույսերի ֆենոտիպավորման համար տվյալների հավաքագրման նոր գործիքներ» վերնագրով վերանայող հոդված։ Այս հոդվածի նպատակն է ուսումնասիրել կրելի սենսորների կարողությունը՝ վերահսկելու բույսերի և շրջակա միջավայրի տարբեր գործոններ՝ ընդգծելով դրանց բարձր լուծաչափը, բազմակողմանիությունը և նվազագույն ինվազիվությունը, միաժամանակ լուծելով առկա խնդիրները և առաջարկելով լուծումներ։
Կրելի սենսորները բույսերի ֆենոտիպավորման հեղափոխական մոտեցում են առաջարկում՝ հաղթահարելով ավանդական ոչ կոնտակտային մեթոդների, ինչպիսին է օպտիկական պատկերումը, սահմանափակումները: Դրանք առաջարկում են բարձր տարածական լուծաչափ, բազմակողմանիություն և նվազագույն ինվազիվություն՝ թույլ տալով չափել բույսերի տարբեր ֆենոտիպեր, ինչպիսիք են երկարացումը, տերևի ջերմաստիճանը, խոնավացումը, կենսապոտենցիալը և սթրեսային արձագանքները:
Նորարարական տեխնոլոգիաները, ինչպիսիք են ձգվող լարվածության չափիչները և ճկուն էլեկտրոդային սենսորները, հարմարվում են բույսերի աճին և ձևաբանությանը, հեշտացնելով տեղում իրական ժամանակում մոնիթորինգը։
Ի տարբերություն օպտիկական պատկերման, կրելի սենսորները պակաս զգայուն են շրջակա միջավայրի գործոնների նկատմամբ և կարող են տրամադրել ավելի ճշգրիտ տվյալներ: Տերևների ջերմաստիճանը և խոնավությունը վերահսկելիս կրելի սենսորները օգտագործում են անլար կապ և առաջադեմ նյութեր՝ հուսալի և ճշգրիտ չափումներ ապահովելու համար:
Ճկուն էլեկտրոդներով սենսորները առաջընթաց են ապահովում կենսապոտենցիալների չափման, բույսերի վնասը նվազագույնի հասցնելու և անընդհատ մոնիթորինգ ապահովելու գործում: Սթրեսի արձագանքների հայտնաբերումը կարող է բարելավվել՝ օգտագործելով սենսորներ, որոնք մոնիթորինգ են անում հիվանդության կամ շրջակա միջավայրի սթրեսի վաղ նշանների, ինչպիսիք են ուլտրամանուշակագույն ճառագայթումը և օզոնի ազդեցությունը, վաղ նշանների վրա:
Կրելի սենսորները նաև գերազանց են շրջակա միջավայրի մոնիթորինգի հարցում՝ գնահատելով այնպիսի գործոններ, ինչպիսիք են օդի ջերմաստիճանը, խոնավությունը, լույսը և թունաքիմիկատների առկայությունը: Թեթև, ձգվող հարթակների վրա տեղադրված բազմամոդալ սենսորները հավաքում են իրական ժամանակի տվյալներ, որոնք կարևոր են բույսերի աճին ազդող միկրոմիջավայրերը հասկանալու համար:
Չնայած կրելի սենսորները մեծ հեռանկար ունեն բույսերի ֆենոտիպավորման համար, դրանք նաև բախվում են այնպիսի մարտահրավերների, ինչպիսիք են բույսերի աճի խանգարումը, թույլ կապող միջերեսները, սահմանափակ ազդանշանային տեսակները և փոքր մոնիթորինգի ծածկույթը: Լուծումները ներառում են թեթև, փափուկ, ձգվող և թափանցիկ նյութեր, ինչպես նաև առաջադեմ կապող տեխնոլոգիաներ և բազմակի չափման ռեժիմների ինտեգրում:
Քանի որ կրելի սենսորային տեխնոլոգիան շարունակում է զարգանալ, ակնկալվում է, որ այն կարևոր դեր կխաղա բույսերի ֆենոտիպավորման արագացման գործում՝ ավելի լավ պատկերացում տալով բույս-միջավայր փոխազդեցությունների մասին։