新加坡麻省理工學院研究與技術聯盟的研究人員設計了一種便攜式光學傳感器,可以快速監測植物壓力——這是一種新工具,可幫助農民和植物科學家在田間條件下進行早期診斷和實時植物健康監測。
來自農業精準的破壞性和可持續技術 (DiSTAP) 跨學科研究小組 (IRG) 的研究人員 新加坡麻省理工學院研究與技術聯盟(SMART),麻省理工學院在新加坡的研究企業和淡馬錫生命科學實驗室(TLL)設計了一種便攜式光學傳感器,可以監測植物是否處於壓力之下。
缺氮的早期診斷
SMART 的新型便攜式拉曼葉夾傳感器可能是精準農業中的一種有用工具,可以對植物中的氮缺乏進行早期診斷,這可能與葉片過早退化和產量損失有關。
“我們的研究結果表明,在全光生長條件下使用便攜式葉夾拉曼傳感器進行的體內測量與實驗室條件下使用台式拉曼光譜儀對葉片切片獲得的測量結果一致,”麻省理工學院教授 Rajeev Ram 說,他是聯合負責人該論文的作者和 DiSTAP 的首席研究員。
“我們證明了使用便攜式傳感器可以對活植物中的氮缺乏症進行早期診斷 - 氮缺乏症是一種關鍵營養素和肥料中最重要的組成部分。”
農民田間使用
雖然該研究主要著眼於測量植物中的氮水平,但該設備還可用於檢測其他植物脅迫表型的水平,如乾旱、冷熱脅迫、鹽鹼脅迫和光脅迫。 這些葉夾拉曼探針可以檢測到範圍廣泛的植物壓力源,它們的簡單性和速度使其成為農民田間使用以確保作物健康的理想選擇。
“雖然我們使用葉夾傳感器專注於對氮缺乏症的早期和特異性診斷,但我們能夠測量其他代謝物的峰值,這些代謝物在受歡迎的蔬菜中也能清楚地觀察到,例如開蘭、生菜、菜心、白菜、和菠菜,”該論文的共同第一作者、TLL 博士後研究員 Chung Hao Huang 博士說。
幫助農民最大限度地提高作物產量
該團隊相信他們的發現可以幫助農民最大限度地提高作物產量,同時確保對環境的負面影響最小,包括通過減少氮徑流和滲入地下水位來最大限度地減少對水生生態系統的污染。