Capteurs portables : nouveaux outils de collecte de données pour le phénotypage des plantes

Pour faire face à la demande alimentaire mondiale croissante, il est nécessaire d'améliorer les rendements des cultures grâce à un phénotypage efficace. Le phénotypage par imagerie optique a permis des avancées significatives en matière de sélection végétale et de gestion des cultures, mais il se heurte à des limites en termes de résolution spatiale et de précision en raison de son approche sans contact.
Les capteurs portables utilisant des mesures de contact offrent une alternative prometteuse pour la surveillance in situ des phénotypes végétaux et de leur environnement. Malgré les premières avancées en matière de croissance végétale et de surveillance du microclimat, le potentiel des capteurs portables pour le phénotypage des plantes reste largement inexploité.
En juillet 2023, Plant Phenomics a publié un article de synthèse intitulé « Capteurs portables : nouveaux outils de collecte de données pour le phénotypage des plantes ». Cet article vise à explorer la capacité des capteurs portables à surveiller divers facteurs végétaux et environnementaux, en soulignant leur haute résolution, leur polyvalence et leur faible invasivité, tout en abordant les problèmes existants et en proposant des solutions.
Les capteurs portables offrent une approche révolutionnaire du phénotypage des plantes, surmontant les limites des méthodes traditionnelles sans contact comme l'imagerie optique. Ils offrent une haute résolution spatiale, une grande polyvalence et une invasion minimale, permettant de mesurer divers phénotypes végétaux tels que l'élongation, la température foliaire, l'hydratation, le biopotentiel et les réponses au stress.
Des technologies innovantes telles que les jauges de contrainte extensibles et les capteurs à électrodes flexibles s'adaptent à la croissance et à la morphologie des plantes, facilitant la surveillance in situ en temps réel.
Contrairement à l'imagerie optique, les capteurs portables sont moins sensibles aux facteurs environnementaux et peuvent fournir des données plus précises. Pour surveiller la température et l'humidité des feuilles, les capteurs portables utilisent une connectivité sans fil et des matériaux de pointe pour fournir des mesures fiables et précises.
Les capteurs à électrodes flexibles permettent de progresser dans la mesure des biopotentiels, de minimiser les dommages aux plantes et d'assurer une surveillance continue. La détection des réactions au stress peut être améliorée grâce à l'utilisation de capteurs surveillant les premiers signes de maladie ou de stress environnemental, comme l'exposition aux rayons ultraviolets et à l'ozone.
Les capteurs portables excellent également dans la surveillance environnementale, évaluant des facteurs tels que la température de l'air, l'humidité, la luminosité et la présence de pesticides. Les capteurs multimodaux, installés sur des plateformes légères et extensibles, collectent des données en temps réel essentielles à la compréhension des microenvironnements qui influencent la croissance des plantes.
Bien que les capteurs portables soient très prometteurs pour le phénotypage des plantes, ils sont également confrontés à des défis tels que l'interférence avec la croissance des plantes, la faiblesse des interfaces de liaison, la limitation des types de signaux et la faible couverture de surveillance. Les solutions incluent des matériaux légers, souples, extensibles et transparents, ainsi que des technologies de liaison avancées et l'intégration de multiples modes de mesure.
À mesure que la technologie des capteurs portables continue de progresser, elle devrait jouer un rôle clé dans l’accélération du phénotypage des plantes, offrant une meilleure compréhension des interactions entre les plantes et l’environnement.