科技| 智能传感器轻刺植物叶子 测农作物压力防严重失收

[星岛综合报道] 农民若能及早察觉作物出现“压力”，就能更快采取行动，防止作物严重失收。现在，一种新型植物叶片传感器或许能提供帮助，只要植物开始出现压力，系统就会即时发出警示。

所有类型的植物在进行如光合作用与呼吸作用等自然过程时，都会不断产生过氧化氢（H2O2）。然而，当植物受到压力时，会产生更多过氧化氢，借此在细胞之间传递讯号，启动防御机制。造成这种反应的压力源可能包括干旱、虫害和感染等。

虽然目前已有一些方法可以侦测植物中升高的H2O2浓度，但大多数都需要摘下一片叶子、带回实验室，并经过多道分析程序。另外也有光学装置能根据植物的萤光强度来推估H2O2浓度，但结果容易受到叶绿素含量影响而失准。而这正是新型传感器的切入点。

该传感器由爱荷华州立大学的Liang Dong教授及其团队研发，外型为一片平坦柔软的聚合物贴片，底部排列著一系列镀金的微针。这一侧同时覆蓋著一层水凝胶，主要由一种称为壳聚糖（chitosan）的生物材料制成。水凝胶中还含有一种酵素，能与过氧化氢反应并产生电子；另一成分氧化石墨烯（graphene oxide）则促使电子在传感器内的电极之间流动，产生电流。

当该装置贴在植物叶片上时，微针会无害地刺入表层组织，与叶片内的汁液接触。汁液中若含有较高浓度的过氧化氢，便会产生更多电子，进而产生更强的电讯号。

若讯号强度达到预警标准，连接电池与电子模组的传感器就会透过蓝牙将警示发送至农民的手机，或透过Wi-Fi或既有无线网络传送至家用电脑。

在对大豆与菸草植物进行的实验中，该传感器能成功区分健康植物与近期感染番茄斑点病菌（Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000）的植物。此外，传感器侦测到的H2O2浓度与传统化学分析结果一致。

“这个传感器有多种使用方式，”Liang Dong表示：“一种方法是农民在不同植物叶片上即时测量一次；另一种则是长时间将传感器固定在几株指标性植物上，连续监测数天或数周。目前版本的传感器可重复使用数次，我们也会持续改良以延长使用寿命。”

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