Per far fronte alla crescente domanda globale di cibo, è necessario migliorare le rese delle colture attraverso una fenotipizzazione efficiente. La fenotipizzazione basata su immagini ottiche ha permesso progressi significativi nel miglioramento genetico delle piante e nella gestione delle colture, ma presenta limitazioni in termini di risoluzione spaziale e precisione a causa del suo approccio senza contatto.
I sensori indossabili che utilizzano misurazioni a contatto offrono un'alternativa promettente per il monitoraggio in situ dei fenotipi delle piante e del loro ambiente. Nonostante i primi progressi nel monitoraggio della crescita delle piante e del microclima, il pieno potenziale dei sensori indossabili per la fenotipizzazione delle piante rimane in gran parte inesplorato.
Nel luglio 2023, Plant Phenomics ha pubblicato un articolo di revisione intitolato "Sensori indossabili: nuovi strumenti di raccolta dati per la fenotipizzazione delle piante". Lo scopo di questo articolo è esplorare la capacità dei sensori indossabili di monitorare diversi fattori ambientali e relativi alle piante, evidenziandone l'alta risoluzione, la versatilità e la minima invasività, affrontando al contempo i problemi esistenti e proponendo soluzioni.
I sensori indossabili offrono un approccio rivoluzionario alla fenotipizzazione delle piante, superando i limiti dei metodi tradizionali senza contatto come l'imaging ottico. Offrono un'elevata risoluzione spaziale, versatilità e minima invasività, consentendo la misurazione di diversi fenotipi vegetali come l'allungamento, la temperatura fogliare, l'idratazione, il biopotenziale e le risposte allo stress.
Tecnologie innovative come estensimetri estensibili e sensori a elettrodi flessibili si adattano alla crescita e alla morfologia delle piante, facilitando il monitoraggio in situ in tempo reale.
A differenza dell'imaging ottico, i sensori indossabili sono meno suscettibili ai fattori ambientali e possono fornire dati più precisi. Nel monitoraggio della temperatura e dell'umidità delle foglie, i sensori indossabili utilizzano la connettività wireless e materiali avanzati per fornire misurazioni affidabili e accurate.
I sensori con elettrodi flessibili offrono progressi nella misurazione dei biopotenziali, minimizzando i danni alle piante e garantendo un monitoraggio continuo. Il rilevamento delle risposte allo stress può essere migliorato utilizzando sensori in grado di monitorare i primi segni di malattia o di stress ambientale, come le radiazioni ultraviolette e l'esposizione all'ozono.
I sensori indossabili eccellono anche nel monitoraggio ambientale, valutando fattori come la temperatura dell'aria, l'umidità, la luce e la presenza di pesticidi. I sensori multimodali su piattaforme leggere ed estensibili raccolgono dati in tempo reale fondamentali per comprendere i microambienti che influenzano la crescita delle piante.
Sebbene i sensori indossabili siano molto promettenti per la fenotipizzazione delle piante, presentano anche delle problematiche, come l'interferenza con la crescita delle piante, le interfacce di legame deboli, la limitata tipologia di segnale e la ridotta area di monitoraggio. Le soluzioni includono materiali leggeri, morbidi, estensibili e trasparenti, nonché tecnologie di incollaggio avanzate e l'integrazione di molteplici modalità di misurazione.
Con il continuo progresso della tecnologia dei sensori indossabili, si prevede che essa svolgerà un ruolo chiave nell'accelerare la fenotipizzazione delle piante, fornendo una maggiore comprensione delle interazioni pianta-ambiente.
Data di pubblicazione: 24 luglio 2024