多功能电子贴片及早发现植物病害

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据12日发表在《科学进展》杂志上的论文，美国北卡罗莱纳州立大学研究人员开发了一种电子贴片，可应用于植物的叶片，监测其是否有病原体，如病毒和真菌感染，以及是否受到干旱或盐分等因素影响。研究人员发现，这种贴片能在种植者发现明显病症前一周多就检测到番茄中的病毒感染。

这项技术建立在此前原型贴片的基础上，该贴片通过监测植物排放的挥发性有机化合物（VOC）来检测植物疾病。植物在不同的环境下会释放不同的VOC组合。通过瞄准与特定疾病或植物胁迫相关的VOC，传感器可提醒种植者植物存在的特定问题。

新贴片加入了额外的传感器，使它们能监测温度、环境湿度以及植物通过叶子“呼出”的水分。这些贴片很小，只有30毫米长，由一种柔性材料制成，其中含有传感器和基于银纳米线的电极。贴片可放置在叶片的下侧，此处气孔密度较高，气孔是植物与环境交换气体的呼吸通道。

研究人员在温室番茄植株上测试了包含不同传感器组合的贴片。这些番茄植株被3种不同的病原体感染：番茄斑萎病毒（TSWV）、早疫病和晚疫病。这些植物还暴露在各种非生物胁迫下，如过度浇水、干旱、缺乏光照和高盐浓度的水。

研究人员从这些实验中获取数据，并将它们输入到一个人工智能程序中，以确定哪种传感器组合在识别疾病和非生物胁迫方面最有效。

结果发现，在一个贴片上使用3个传感器的组合，能在植物首次感染TSWV后4天检出病毒。这表现出新贴片的显著优势，因为番茄通常在10—14天内不会出现任何TSWV的生理症状。