ტარებადი სენსორები: მცენარეთა ფენოტიპირებისთვის მონაცემთა შეგროვების ახალი ინსტრუმენტები

გლობალური სურსათის მზარდ მოთხოვნილებას რომ გავუმკლავდეთ, საჭიროა ეფექტური ფენოტიპირების გზით კულტურების მოსავლიანობის გაუმჯობესება. ოპტიკურ გამოსახულებაზე დაფუძნებულმა ფენოტიპირებამ მცენარეთა სელექციონირებასა და კულტურების მართვაში მნიშვნელოვანი წინსვლა უზრუნველყო, თუმცა, უკონტაქტო მიდგომის გამო, სივრცითი გარჩევადობისა და სიზუსტის შეზღუდვებს აწყდება.
კონტაქტური გაზომვების გამოყენებით ტარებადი სენსორები მცენარეთა ფენოტიპებისა და მათი გარემოს ადგილზე მონიტორინგისთვის პერსპექტიულ ალტერნატივას გვთავაზობს. მცენარეთა ზრდისა და მიკროკლიმატის მონიტორინგის ადრეული მიღწევების მიუხედავად, მცენარეთა ფენოტიპირებისთვის ტარებადი სენსორების სრული პოტენციალი დიდწილად გამოუყენებელი რჩება.
2023 წლის ივლისში, Plant Phenomics-მა გამოაქვეყნა მიმოხილვითი სტატია სახელწოდებით „ტარებადი სენსორები: მცენარეთა ფენოტიპირებისთვის მონაცემთა შეგროვების ახალი ინსტრუმენტები“. ამ ნაშრომის მიზანია შეისწავლოს ტარებადი სენსორების უნარი, აკონტროლონ მცენარეთა და გარემოს სხვადასხვა ფაქტორები, ხაზი გაუსვას მათ მაღალ გარჩევადობას, მრავალფეროვნებას და მინიმალურ ინვაზიურობას, ამავდროულად გადაჭრას არსებული პრობლემები და შესთავაზოს გადაწყვეტილებები.
ტარებადი სენსორები მცენარეთა ფენოტიპირების რევოლუციურ მიდგომას გვთავაზობენ, რითაც გადალახავენ ტრადიციული უკონტაქტო მეთოდების, როგორიცაა ოპტიკური ვიზუალიზაცია, შეზღუდვებს. ისინი გვთავაზობენ მაღალ სივრცით გარჩევადობას, მრავალფეროვნებას და მინიმალურ ინვაზიურობას, რაც საშუალებას იძლევა გაზომონ მცენარეთა სხვადასხვა ფენოტიპი, როგორიცაა წაგრძელება, ფოთლის ტემპერატურა, ჰიდრატაცია, ბიოპოტენციალი და სტრესზე რეაგირება.
ინოვაციური ტექნოლოგიები, როგორიცაა გასაჭიმი დეფორმაციის საზომები და მოქნილი ელექტროდის სენსორები, ეგუება მცენარის ზრდასა და მორფოლოგიას, რაც ხელს უწყობს ადგილზე მონიტორინგს რეალურ დროში.
ოპტიკური ვიზუალიზაციისგან განსხვავებით, ტარებადი სენსორები ნაკლებად მგრძნობიარეა გარემო ფაქტორების მიმართ და შეუძლიათ უფრო ზუსტი მონაცემების მიწოდება. ფოთლების ტემპერატურისა და ტენიანობის მონიტორინგისას, ტარებადი სენსორები იყენებენ უკაბელო კავშირს და მოწინავე მასალებს საიმედო და ზუსტი გაზომვების უზრუნველსაყოფად.
მოქნილი ელექტროდების მქონე სენსორები ბიოპოტენციალების გაზომვის გაუმჯობესებას, მცენარის დაზიანების მინიმუმამდე დაყვანას და უწყვეტი მონიტორინგის უზრუნველყოფას უწყობს ხელს. სტრესზე რეაგირების აღმოჩენა შეიძლება გაუმჯობესდეს სენსორების გამოყენებით, რომლებიც აკონტროლებენ დაავადების ან გარემო სტრესის ადრეულ ნიშნებს, როგორიცაა ულტრაიისფერი გამოსხივება და ოზონის ზემოქმედება.
ტარებადი სენსორები ასევე შესანიშნავად აფასებენ გარემოს მონიტორინგს, როგორიცაა ჰაერის ტემპერატურა, ტენიანობა, სინათლე და პესტიციდების არსებობა. მსუბუქ, გასაჭიმ პლატფორმებზე განთავსებული მულტიმოდალური სენსორები აგროვებენ რეალურ დროში მონაცემებს, რაც კრიტიკულად მნიშვნელოვანია მცენარეთა ზრდაზე მოქმედი მიკროგარემოს გასაგებად.
მიუხედავად იმისა, რომ ტარებადი სენსორები მცენარეთა ფენოტიპირებისთვის დიდ პერსპექტივას ავლენენ, ისინი ასევე აწყდებიან ისეთ გამოწვევებს, როგორიცაა მცენარის ზრდაში ჩარევა, სუსტი შეკავშირების ინტერფეისები, შეზღუდული სიგნალის ტიპები და მონიტორინგის მცირე დაფარვა. გადაწყვეტილებები მოიცავს მსუბუქ, რბილ, გაჭიმვად და გამჭვირვალე მასალებს, ასევე მოწინავე შეკავშირების ტექნოლოგიებს და მრავალი გაზომვის რეჟიმის ინტეგრაციას.
რადგან ტარებადი სენსორული ტექნოლოგია აგრძელებს განვითარებას, მოსალოდნელია, რომ ის მნიშვნელოვან როლს შეასრულებს მცენარეთა ფენოტიპირების დაჩქარებაში, რაც მცენარე-გარემოს ურთიერთქმედების შესახებ უფრო მეტ ინფორმაციას მოგვცემს.