2024年2月，新加坡学者Yanqin Yang在Science Advances 发表了题为All-organic transparent plant e-skin for noninvasive phenotyping的论文，开发了一种无损的植物“电子皮肤”用于植物的动态生理指标监测，并在芸薹属叶片上实现了应用。

doi : 10.1126/sciadv.adk7488

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植物表型主要采集方法

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先进的高通量表型分析技术通过快速收集植物表型数据提高了作物育种工作效率，但目前安装在植物上的表型监测设备通常是硬性、沉重且不透明的，这会造成监测结果不准确。

图1.植物“电子皮肤”的材料和特性

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为了验证植物“电子皮肤”内在传感器的长期稳定性，研究人员记录了约6天内的实时电阻数据。结果表明，在整个持续时间内，传感器电阻变化保持稳定，没有明显的漂移，证实了设备对植物叶片监测的有效性。

图2. 植物“电子皮肤”的内部传感器

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生物相容性是植物传感器监测的关键条件，该研究将e-skin分别贴在绿萝的叶子和白菜叶片，观察接触部分是否黄化甚至枯萎，同时监测其对植物光合作用是否有影响。结果表明，在为期65天的试验内叶片没有黄化甚至长出新根，e-skin对光合作用的影响可忽略不计。

图3.叶片生物相容性测试和监测

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在最佳生存环境条件和非生物胁迫条件下的白菜叶片上部署植物“电子皮肤”，结果显示“电子皮肤”的结果与预设的温度数值都非常吻合，证明了植物“电子皮肤”在不同生长环境中的实用性。

图4. 在正常和非生物胁迫条件下进行长期植物监测

图5. 植物“电子皮肤”的数字孪生植物监测系统

此研究开发了一种可完全贴合的全透明植物“电子皮肤”，以进行无损监测工作。最终构建了数字孪生植物监测系统，进一步达成植物叶片实时健康监控的可视化分析，可能为推动智慧农业的实际应用做出巨大贡献。