เซ็นเซอร์แบบสวมใส่: เครื่องมือรวบรวมข้อมูลใหม่สำหรับการสร้างฟีโนไทป์ของพืช

เพื่อรับมือกับความต้องการอาหารที่เพิ่มขึ้นทั่วโลก จึงมีความจำเป็นต้องปรับปรุงผลผลิตพืชผลผ่านการวิเคราะห์ฟีโนไทป์ที่มีประสิทธิภาพ การวิเคราะห์ฟีโนไทป์โดยใช้ภาพแสงทำให้เกิดความก้าวหน้าอย่างมากในการปรับปรุงพันธุ์พืชและการจัดการพืชผล แต่ยังคงเผชิญกับข้อจำกัดด้านความละเอียดเชิงพื้นที่และความแม่นยำเนื่องจากวิธีการแบบไม่สัมผัส
เซ็นเซอร์แบบสวมใส่ที่ใช้การวัดแบบสัมผัสเป็นทางเลือกที่น่าสนใจสำหรับการติดตามลักษณะฟีโนไทป์ของพืชและสภาพแวดล้อม แม้จะมีความก้าวหน้าในระยะเริ่มแรกในการติดตามการเจริญเติบโตของพืชและสภาพภูมิอากาศระดับจุลภาค แต่ศักยภาพทั้งหมดของเซ็นเซอร์แบบสวมใส่สำหรับการสร้างลักษณะฟีโนไทป์ของพืชยังคงไม่ได้รับการพัฒนาอย่างเต็มที่
ในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2566 Plant Phenomics ได้ตีพิมพ์บทความวิจารณ์เรื่อง “เซ็นเซอร์แบบสวมใส่: เครื่องมือรวบรวมข้อมูลใหม่สำหรับการสร้างฟีโนไทป์ของพืช” วัตถุประสงค์ของบทความนี้คือการสำรวจความสามารถของเซ็นเซอร์แบบสวมใส่ในการตรวจสอบปัจจัยต่างๆ ของพืชและสิ่งแวดล้อม โดยเน้นย้ำถึงความละเอียดสูง ความคล่องตัว และการบุกรุกน้อยที่สุด พร้อมทั้งแก้ไขปัญหาที่มีอยู่และนำเสนอแนวทางแก้ไข
เซ็นเซอร์แบบสวมใส่ได้นำเสนอแนวทางที่ปฏิวัติวงการในการวิเคราะห์ฟีโนไทป์ของพืช เอาชนะข้อจำกัดของวิธีการแบบไร้สัมผัสแบบดั้งเดิม เช่น การถ่ายภาพด้วยแสง เซ็นเซอร์เหล่านี้มีความละเอียดเชิงพื้นที่สูง ใช้งานได้หลากหลาย และมีการบุกรุกน้อยที่สุด ช่วยให้สามารถวัดฟีโนไทป์ของพืชได้หลากหลาย เช่น การยืดตัว อุณหภูมิใบ การให้น้ำ ศักยภาพทางชีวภาพ และการตอบสนองต่อความเครียด
เทคโนโลยีเชิงนวัตกรรม เช่น เกจวัดความเครียดแบบยืดหยุ่นและเซนเซอร์อิเล็กโทรดแบบยืดหยุ่น ปรับให้เข้ากับการเจริญเติบโตและสัณฐานวิทยาของพืช ช่วยให้ตรวจสอบในพื้นที่ได้แบบเรียลไทม์
ต่างจากการถ่ายภาพด้วยแสง เซ็นเซอร์แบบสวมใส่มีความไวต่อปัจจัยแวดล้อมน้อยกว่าและสามารถให้ข้อมูลที่แม่นยำกว่า ในการตรวจสอบอุณหภูมิและความชื้นของใบไม้ เซ็นเซอร์แบบสวมใส่ใช้การเชื่อมต่อไร้สายและวัสดุขั้นสูงเพื่อให้การวัดที่เชื่อถือได้และแม่นยำ
เซ็นเซอร์ที่มีอิเล็กโทรดแบบยืดหยุ่นมอบความก้าวหน้าในการวัดค่าศักย์ชีวภาพ ลดความเสียหายของพืช และให้การตรวจสอบอย่างต่อเนื่อง การตรวจจับการตอบสนองต่อความเครียดสามารถปรับปรุงให้ดีขึ้นได้ด้วยการใช้เซ็นเซอร์ที่ตรวจสอบสัญญาณเริ่มต้นของโรคหรือความเครียดจากสิ่งแวดล้อม เช่น รังสีอัลตราไวโอเลตและการสัมผัสโอโซน
เซ็นเซอร์แบบสวมใส่ยังโดดเด่นในด้านการตรวจสอบสภาพแวดล้อม โดยประเมินปัจจัยต่างๆ เช่น อุณหภูมิอากาศ ความชื้น แสง และปริมาณยาฆ่าแมลง เซ็นเซอร์แบบหลายโหมดบนแพลตฟอร์มน้ำหนักเบาและยืดหยุ่นได้จะรวบรวมข้อมูลแบบเรียลไทม์ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำความเข้าใจสภาพแวดล้อมจุลภาคที่มีอิทธิพลต่อการเจริญเติบโตของพืช
แม้ว่าเซ็นเซอร์แบบสวมใส่จะมีแนวโน้มที่ดีในด้านการสร้างฟีโนไทป์ของพืช แต่ก็ต้องเผชิญกับความท้าทายต่างๆ เช่น การรบกวนการเจริญเติบโตของพืช อินเทอร์เฟซการจับยึดที่อ่อนแอ ประเภทสัญญาณที่จำกัด และขอบเขตการตรวจสอบที่แคบ โซลูชันต่างๆ ประกอบด้วยวัสดุน้ำหนักเบา นุ่ม ยืดหยุ่น และโปร่งใส รวมถึงเทคโนโลยีการเชื่อมต่อขั้นสูงและการผสานรวมโหมดการวัดที่หลากหลาย
เนื่องจากเทคโนโลยีเซ็นเซอร์แบบสวมใส่มีความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่อง จึงคาดว่าจะมีบทบาทสำคัญในการเร่งการสร้างแบบจำลองทางฟีโนไทป์ของพืช ซึ่งจะทำให้เข้าใจปฏิสัมพันธ์ระหว่างพืชกับสภาพแวดล้อมได้ดีขึ้น