開發感測器檢測植物內部的pH值變化，方便農民提早發現植物缺水危機
2025/01/07 @國際
摘要
開發感測器應用於植物內部pH值變化檢測，可協助農民於早期發現植物承受乾旱壓力，提早採取主動措施因應，減少災害損失。
示意圖
隨著氣候變遷、成本上升和土地空間不足等農業挑戰不斷產生，對作物生產和產量造成了不良影響，其中乾旱或缺水是一種壓力源，會影響植物的關鍵代謝路徑，並減少葉子、莖及根系生長情形，導致產量降低，隨時間不斷延長，最終使植物變色、枯萎甚至死亡。農民往往無法於早期即時診斷症狀，採取主動措施因應，造成巨大的經濟損失。新加坡-麻省理工學院科研中心(Singapore-MIT Alliance for Research and Technology，SMART)為此於近期發布一項創新發現-可即時檢測植物乾旱壓力的一體化感測器，該設備本身透過將共價有機架構(COF)感測器整合在絲素蛋白(Silk fibroin, SF)微針內，可在植物體內進行pH值的即時監測。其優點為可提前48小時發現植物的乾旱壓力，遠早於傳統檢測方法發現明顯症狀的時間，為農民提供了寶貴的預警時間，提早做出因應措施。
這項突破性技術的核心在於COF感測器的特殊設計，以往感測器無法與生物組織相互作用，而COF是有機分子或聚合物組成的網路，其中碳原子與氫、氧或氮等元素結合，排列成規則的晶體狀結構，且會根據不同的pH值改變顏色。由此便可透過植物木質部組織中pH值變化檢測早期乾旱脅迫壓力。此外，這項技術可僅使用智慧型手機的相機，就可對植物組織中的pH值進行3D繪圖，相較於速度較慢且具破壞性的傳統方法而言，該技術有效幫助農民在不斷變化的環境與氣候條件下改良作物生產模式，並提升產量。
這項技術對未來將COF感測器應用於植物中進行COF-SF 微針斷層化學成像等奠定了基礎，相關技術未來可應用於檢測更廣泛的生物物質，如：植物激素與其他代謝物質，為農業智慧科技檢測應用提供更多可能性，提高農業產能，為農業科技研究帶來革命性的進展。【延伸閱讀】-新型感測器可改善昆蟲監測和作物管理
資料來源
文章摘譯
