Science Advances|用于非侵入性表型分析的全有机透明植物电子皮肤（植物电子皮肤/柔性电子）

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新加坡国立大学 Chengkuo Lee和Eunyoung Chae团队，在期刊《Science Advances》上发布了一篇题为“All-organic transparent plant e-skin for noninvasive phenotyping”的论文。论文内容如下：

一、 摘要

        植物生理的实时原位监测是建立精准农业表型平台的关键。此监测的一项关键技术是能够非侵入式地附着在植物上，并将其生理状态转换为数字数据的设备。在此，作者提出了一种全有机透明植物电子皮肤，通过在聚二甲基硅氧烷（PDMS）基底上微图案化PEDOT:PSS。这种植物电子皮肤对植物来说在光学和机械上是不可见的，对植物健康没有明显的不良影响。作者展示了作者的植物电子皮肤作为应变和温度传感器的能力，应用于B. rapa（Brassica rapa）叶片，用于在正常和非生物应激条件下收集相应参数。捕获了生长过程中叶面施加的应变以及表面温度的昼夜波动。作者进一步提出了一个数字孪生界面，以实时可视化植物表面环境，为植物表型提供了一个直观生动的平台。

二、背景介绍

        作物生产仍然是一个突出的全球问题，全球有8.28亿人正在经历饥饿。先进的高通量表型技术通过迅速收集植物群体的全面表型数据，使育种工作发生了革命性的变化。这使得更有效和明智的植物育种决策成为可能，从而促进了改良植物品种的快速发展。目前用于捕捉表型特征的方法主要依赖于成像技术、机器人技术和无人机技术。然而，这些方法在提供定制化、连续和高时空分辨率监测方面存在重大局限性。此外，目前使用的安装在植物上的设备通常是刚性、笨重和不透明的，与植物存在机械和光学不匹配。这种不一致可能导致测量不准确和对植物造成潜在伤害。 因此，迫切需要非破坏性、连续和长期获取表型数据，以监测作物育种的多种特征。

        近年来对植物传感器开发的努力旨在满足这一需求并解决机械不匹配的问题。人类可穿戴电子设备的进步已经推动了植物应用，使得通过捕捉生长、表面温度和湿度等物理信号、挥发性有机化合物和激素等化学信号，以及生物电信号来监测植物状况成为可能。机械粘附是逐渐实现的，从在叶片上使用胶带，在茎上周围使用柔性传感器，直接喷墨书写/打印，以及在叶片上蒸汽聚合印刷，到最近采用表皮电子贴附在叶片上。尽管取得了这些进步，但由于有限的拉伸性和柔软性，现有的植物表皮电子仍然在有效监测植物动态生长方面存在局限性。此外，经常被忽视的一个方面是光学透明性的考虑，这是开发用于光合作用植物的传感器的关键因素。柔性和透明的有机材料是开发

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