科學(xué)家們近日取得了一項突破性進(jìn)展，他們研發(fā)出了一種可以貼在植物葉片上的微型傳感器，這種傳感器能夠在植物出現(xiàn)可見損傷之前，提前檢測到其遭受的壓力狀況。這項創(chuàng)新技術(shù)有望為農(nóng)民和園藝愛好者提供更加及時有效的植物健康管理手段。
據(jù)悉，該傳感器的工作原理是通過監(jiān)測植物體內(nèi)的過氧化氫含量來判斷其是否處于壓力狀態(tài)。過氧化氫是植物受壓時的早期生化信號，其含量的變化能夠反映出植物的生理代謝狀態(tài)。當(dāng)植物遭受害蟲、干旱或病害等壓力時，其正常的生理代謝被打亂，過氧化氫的生成量會隨之增加。
這項技術(shù)的研發(fā)團(tuán)隊表示，他們開發(fā)的傳感器能夠在不到一分鐘的時間內(nèi)提供實時數(shù)據(jù)，且成本相對較低。這一優(yōu)勢使得農(nóng)民能夠更加便捷地監(jiān)測作物的健康狀況，從而及時采取應(yīng)對措施，減少損失并提高產(chǎn)量。
該傳感器采用了電化學(xué)原理，通過特殊設(shè)計的水凝膠和微型塑料針與植物葉片接觸，從而實現(xiàn)對過氧化氫濃度的精準(zhǔn)測量。水凝膠中含有能夠與過氧化氫反應(yīng)的酶，同時還摻入了導(dǎo)電材料還原氧化石墨烯，能夠?qū)⑦^氧化氫的濃度變化轉(zhuǎn)化為電信號進(jìn)行讀取。
為了驗證傳感器的準(zhǔn)確性和實用性，研究人員在健康的大豆和煙草植株上進(jìn)行了測試，并與感染了細(xì)菌的植株進(jìn)行了對比。結(jié)果顯示，感染細(xì)菌的植株葉片產(chǎn)生的電流明顯高于健康植株，且電流強(qiáng)度與過氧化氫含量呈正相關(guān)關(guān)系。這表明傳感器能夠準(zhǔn)確反映植物的壓力狀況。
該傳感器還具有較高的重復(fù)使用性。據(jù)研發(fā)團(tuán)隊介紹，貼片在重復(fù)使用9次后才開始出現(xiàn)微型針變形的情況。這一特點進(jìn)一步降低了農(nóng)民的使用成本，提高了傳感器的實用性。
這項創(chuàng)新技術(shù)有望為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來革命性的變化。農(nóng)民們可以通過實時監(jiān)測作物的過氧化氫含量，及時發(fā)現(xiàn)并處理害蟲、干旱或病害等問題，從而確保作物的健康生長和高產(chǎn)。同時，這一技術(shù)也為園藝愛好者提供了更加便捷的植物養(yǎng)護(hù)手段。
研發(fā)團(tuán)隊表示，他們將繼續(xù)優(yōu)化這項技術(shù)，提升其重復(fù)使用能力和準(zhǔn)確性，以更好地服務(wù)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。
