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

Pour répondre à la demande alimentaire mondiale croissante, il est nécessaire d'améliorer les rendements agricoles grâce à un phénotypage efficace. Le phénotypage par imagerie optique a permis des avancées significatives dans la sélection végétale et la gestion des cultures, mais se heurte à des limitations en termes de résolution spatiale et de précision du fait 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 premiers progrès réalisés dans le suivi de la croissance des plantes et du microclimat, le plein potentiel des capteurs portables pour le phénotypage végétal 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 caractère peu invasif, tout en abordant les problèmes existants et en proposant des solutions.
Les capteurs portables offrent une approche révolutionnaire du phénotypage des plantes, surmontant les limitations des méthodes traditionnelles sans contact telles que l'imagerie optique. Ils offrent une haute résolution spatiale, une grande polyvalence et un caractère minimalement invasif, permettant la mesure de 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 ainsi 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 la surveillance de la température et de l'humidité des feuilles, ces capteurs utilisent la connectivité sans fil et des matériaux de pointe afin d'effectuer des mesures fiables et précises.
Les capteurs à électrodes flexibles permettent des avancées dans la mesure des biopotentiels, minimisant ainsi les dommages causés aux plantes et assurant une surveillance continue. La détection des réponses au stress peut être améliorée grâce à l'utilisation de capteurs qui surveillent les signes précoces de maladie ou de stress environnemental, tels que l'exposition aux rayonnements 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, intégrés à 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 se heurtent à des difficultés telles que les interférences avec la croissance des plantes, la fragilité des interfaces de liaison, le nombre limité de types de signaux et la faible couverture de surveillance. Les solutions envisagées incluent des matériaux légers, souples, extensibles et transparents, ainsi que des technologies de liaison avancées et l'intégration de plusieurs modes de mesure.
À mesure que la technologie des capteurs portables progresse, elle devrait jouer un rôle clé dans l'accélération du phénotypage des plantes, en fournissant une meilleure compréhension des interactions entre les plantes et leur environnement.