ウェアラブルセンサー：植物表現型解析のための新しいデータ収集ツール

世界的な食糧需要の増加に対応するためには、効率的な表現型解析を通じて作物の収量を向上させる必要があります。光学画像に基づく表現型解析は、植物育種と作物管理において大きな進歩をもたらしましたが、非接触型であるため、空間解像度と精度に限界があります。
接触測定を用いたウェアラブルセンサーは、植物の表現型とその環境を現場でモニタリングするための有望な代替手段となります。植物の成長と微気候のモニタリングは初期段階で進歩を遂げてきましたが、植物の表現型解析におけるウェアラブルセンサーの潜在能力は、未だ十分に活用されていません。
2023年7月、Plant Phenomics誌は「ウェアラブルセンサー：植物フェノタイピングのための新たなデータ収集ツール」と題するレビュー記事を掲載しました。本論文の目的は、ウェアラブルセンサーが様々な植物および環境要因をモニタリングする能力を探求し、その高解像度、汎用性、そして最小限の侵襲性を強調するとともに、既存の課題に対処し、解決策を提示することです。
ウェアラブルセンサーは、光学イメージングなどの従来の非接触型手法の限界を克服し、植物の表現型解析に革新的なアプローチを提供します。高い空間分解能、汎用性、そして最小限の侵襲性を備え、伸長、葉温、水分量、生体電位、ストレス反応など、様々な植物表現型の測定を可能にします。
伸縮性ひずみゲージやフレキシブル電極センサーなどの革新的な技術は、植物の成長と形態に適応し、リアルタイムの現場監視を可能にします。
光学イメージングとは異なり、ウェアラブルセンサーは環境要因の影響を受けにくく、より正確なデータを提供できます。葉の温度と水分を監視する際、ウェアラブルセンサーはワイヤレス接続と先進的な材料を使用することで、信頼性と精度の高い測定を実現します。
フレキシブル電極を備えたセンサーは、生体電位の測定、植物へのダメージの最小化、そして継続的なモニタリングにおいて進歩をもたらします。紫外線やオゾン曝露といった環境ストレスや病気の初期兆候をモニタリングするセンサーを用いることで、ストレス反応の検出能力を向上させることができます。
ウェアラブルセンサーは環境モニタリングにも優れており、気温、湿度、光、農薬の存在といった要因を評価します。軽量で伸縮性のあるプラットフォームに搭載されたマルチモーダルセンサーは、植物の成長に影響を与える微小環境を理解する上で重要なリアルタイムデータを収集します。
ウェアラブルセンサーは植物のフェノタイピングに大きな可能性を秘めていますが、植物の成長への干渉、結合インターフェースの弱さ、信号種類の制限、モニタリング範囲の狭さといった課題も抱えています。解決策としては、軽量で柔らかく、伸縮性があり透明な素材、高度な接着技術、複数の測定モードの統合などが挙げられます。
ウェアラブル センサー テクノロジーは進歩し続けており、植物の表現型解析を加速し、植物と環境の相互作用に関するより深い洞察を提供する上で重要な役割を果たすことが期待されています。