植物的「電子皮膚」（e-skin）

 

圖片來源：Sci. Adv.

對於研究生物的人來說，要時時刻刻盯著牠/它實在不是一件容易的事。不盯著，怕錯過重要的發現；可是如果一直盯著它，是不是也會造成干擾呢？如果有一種技術，可以允許科學家時時刻刻收集數據，又不會對目標生物造成干擾，那就太好了。

最近新加坡的研究團隊，開發出了植物的「電子皮膚」（e-Skin），它可以附著在植物的表面，時時偵測植物的生長發育，對植物也不會造成干擾喔。

植物皮膚的作用原理是通過將透明的聚（3,4-乙烯二氧噻吩）：聚苯乙烯磺酸鹽（PEDOT:PSS）微奈米圖案化在可拉伸、透明的聚二甲基矽氧烷（PDMS）基板上，來實現對植物生理狀態的非侵入式監測。這種微奈米圖案化的PEDOT:PSS薄膜具有優異的透明度和導電性，使其能夠無縫附著在各種植物葉片上，同時保持對植物的隱形性。通過這種設計，植物皮膚可以實時監測植物的生長、溫度等生理參數，並將這些數據轉換為數位訊息，以幫助農業生產和研究。

在這篇論文中，研究團隊展示了以植物電子皮膚連續65天監測黃金葛（Epipremnum aureum）。在此期間，不僅原有的根部持續生長，新的根和葉也出現了，意味著植物電子皮膚對於長期貼附於植物葉片上，對植物的根部發芽或整體生長沒有不利影響。這證明了植物電子皮膚在長期應用中的生物相容性和可靠性，可以有效地進行長時間的植物生長和環境反應監測，而不會干擾植物的正常生長發育。

他們在正常和壓力狀況下對油菜進行了測試，結果顯示油菜葉在正常環境條件下，顯示出了明顯的日間成長模式，夜間生長較多，日間生長較少。這符合植物的自然生長節奏，反映了植物e-skin能夠有效地監測植物在正常生長條件下的生理變化。

在結合熱和乾旱壓力的條件下，油菜葉的生長受到了顯著抑制，幾乎沒有觀察到明顯的生長變化。這反映了壓力狀況對植物生長的負面影響，並且植物e-skin能夠捕捉到這種生長受阻的情況，為植物生理研究和精確農業提供了重要數據。

這些結果展示了植物e-skin在監測植物對環境變化反應方面的應用潛力，尤其是在識別和對抗生長壓力方面。透過這種技術，農業生產者可以更準確地理解和管理作物生長條件，從而提高作物產量和品質。

參考文獻：

Yanqin Yang et al. ,All-organic transparent plant e-skin for noninvasive phenotyping. Sci. Adv. 10, eadk7488(2024).DOI:10.1126/sciadv.adk7488