科学家研发微型可穿戴传感器：低成本实时检测植物健康，可提前预警虫害

IT之家报道称，植物在受到害虫、干旱或病害侵袭时会释放压力信号，但这些信号通常不易被察觉到肉眼。根据外媒SciTechDaily的报道，科学家们研发出一种微型可穿戴传感器，能够粘贴在叶片上，在可见损伤出现之前就能够检测到植物的压力状况。

该传感器通过监测过氧化氢含量（植物受压时的早期生化信号），协助农民和园艺爱好者迅速做出反应，以改善植物健康状况，提高作物产量。该传感器能够在不到一分钟内提供实时数据，并且成本较低。

一项发表在《ACS Sensors》上的研究指出，研究人员开发出一种可直接贴在植物叶片上的可穿戴传感器，使种植者能够实时监测植物健康状况。这种电化学传感器能够探测植物在受压时释放的关键信号分子——过氧化氢。

当植物承受压力时，其正常的生理代谢会受到干扰，促使过氧化氢生成。这种分子不仅是植物受压的标志，还会触发其防御机制。及早检测这种化学变化，能够让种植者迅速采取措施，减少损害，并在恶劣环境下维持作物产量。

目前，通常检测过氧化氢的方法较为复杂，需要采集叶片样本进行多道处理，或依赖荧光检测设备，但这些方法容易受到叶绿素的干扰。相比之下，梁东及其团队提出了一种更为直接的方法——一种无需外部设备的微型传感贴片，能够快速准确地测量植物内部的过氧化氢水平，为植物健康监测提供了更为简单有效的工具。

研究团队设计了一种可附着于叶片背面的贴片，上面排列着微型塑料针，并覆盖了特殊的水凝胶。这种水凝胶含有能够与过氧化氢发生反应的酶，同时掺入了导电材料——还原氧化石墨烯，能够将过氧化氢浓度的变化转化为电信号，以供传感器读取。

研究人员在健康的大豆和烟草植株上测试了该传感器，并与感染细菌的植株进行了对比。测试结果显示：

• 感染番茄细菌性斑点病病原体Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000的植株，其叶片产生的电流明显高于健康植株，并且电流强度与过氧化氢含量直接相关。

• 传感器测量结果与传统实验室分析数据一致，验证了传感器的准确性。

• 贴片能够在不到一分钟内完成检测，检测效率超过此前用于活体植物的同类传感器。

• 该贴片经过9次重复使用后，微型针才会开始变形。

这项创新技术有望帮助农民更有效地管理作物健康。梁东表示：“我们的传感器能够在不到一分钟内直接检测过氧化氢，每次测试成本低于1美元。这一突破将大大简化检测流程，使农民能够更轻松地进行作物病害监测。”

研究团队希望继续优化该技术，提升其重复使用性能。

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