智能柔性传感器实现植物体内激素原位实时监测
文章来源:农业监测预警研究中心 作者:李灯华 发布时间:2026-07-28
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近日,中国农业科学院农业信息研究所农业监测预警创新团队、农业农村部农业监测预警技术重点实验室研发了一种植物在体激素智能柔性传感技术及智能柔性传感器,有效解决植物生长过程中体内激素浓度原位、实时、精准监测难题,为植物体内生物标志物信息智能监测提供了关键技术支撑。相关研究成果发表于国际TOP期刊《化学工程杂志(Chemical Engineering Journal)》(影响因子:12.5)。
逆境胁迫对全球作物生产力产生重大影响。水杨酸(SA)是通过植物代谢产生的一种内源激素,是反映植物胁迫状况的重要生物标志物。原位检测植物中的SA信号对于及时了解植物内部状态和优化生长条件至关重要。传统的SA定量检测方法存在依赖笨重的仪器、制样繁琐、检测成本高等缺点,难以现场部署应用,无法实时检测植物胁迫信号并及时实施管理干预措施。为此,研究团队提出了一种具有良好生物相容性的植物柔性可穿戴微针传感器,可用于原位、实时、精准监测生长植物内的SA浓度。科研人员创新性应用3D打印方法研制了高密度微针传感电极阵列(494针/平方厘米),赋予传感器良好的灵敏度;应用复合材料制备工艺制备了由Cu-MOFs/SWCNT/CB/Nafion纳米复合材料组成的高灵敏度传感薄膜;采用柔性传感技术构建了以自粘性水凝胶为柔性基底的具有良好生物相容性的植物可穿戴传感器。传感器具有高灵敏度(793.4 nA/μM)、低检测限(1.06 μM)和强抗干扰能力等优点。通过将传感器与便携式电化学工作站和智能手机相结合,开发了一种便携式智能传感系统,能够实时、精准地监测生长植物中的SA浓度。该智能传感系统已在作物监测中开展应用,成功追踪了黄瓜等作物在低温、盐胁迫等胁迫条件下的内源SA水平动态波动,展示了其作为植物胁迫生理学基础研究工具和支撑发展智慧农业的巨大潜力。
该研究得到中国农业科学院农业信息研究所基本科研业务费、中国农业科学院农业信息研究所科技创新工程等项目的支持。
原文链接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.179592
