當植物受到壓力時，葉片會產生被稱為訊號分子的化學物質，從而引發植物的適應性反應。例如，如果一種植物被昆蟲吃掉，它的葉子就會產生一種訊號分子，觸發植物的其他部分產生一種驅趕昆蟲的化學物質。

經過特殊標記的”哨兵植物”很快就能對作物問題（如蟲害或細菌感染）發出預警。這些植物將利用兩個”發光”感測器，對葉片中與壓力有關的化合物做出反應。最常用的兩種訊號分子是過氧化氫和水楊酸。

四年前，麻省理工學院的邁克爾-斯特拉諾教授及其同事創造了一種葉片整合感測器，它能在過氧化氫存在時發出螢光。這種”感測器”實際上由許多單壁奈米碳管組成，每根碳奈米管都包裹著一條被稱為寡聚體的合成DNA 鏈。

當把含有這些”電暈相分子識別”（CoPhMoRe）奈米感測器的載體溶液塗抹在葉片背面時，這些微小的物體就會穿過葉片表面被稱為氣孔的微小開口。奈米感測器最終進入葉肉中層，葉肉中層是葉片的內層，大部分光合作用都在葉肉中進行。

當該層隨後產生過氧化氫時，過氧化氫會與奈米感測器結合，使其發出螢光。這種螢光很容易用紅外線攝影機偵測到。

雖然過氧化氫的產生本身就能顯示某些植物壓力因素的存在，但如果能同時偵測到水楊酸，那就更有用了。有鑑於此，斯特拉諾的團隊改變了該技術中使用的低聚物結構，創造出了第二種CoPhMoRe奈米感測器，這種感測器在與水楊酸而不是過氧化氫結合時會發出螢光。

在研究中，用水楊酸感測奈米感測器（藍色）、過氧化氫感測奈米感測器（紅色，右圖）和惰性對照奈米感測器（綠色）處理單一植物葉片的不同部分。

在對白菜植物進行的實驗室測試中，將含有兩種不同類型奈米感測器的溶液塗抹在同一片葉子的不同部位。然後讓這些植物承受強光、高溫、細菌感染和昆蟲叮咬等壓力。

研究發現，前三種壓力會在幾分鐘內產生過氧化氫，然後在兩小時內的某個時間段產生水楊酸。不過，水楊酸出現的確切時間卻因壓力源的種類而有一致的差異。

這意味著，如果用紅外線攝影機對經過CoPhMoRe 增強的植物進行持續監測，農民就可以根據植物葉片從開始產生過氧化氫到隨後產生水楊酸之間的時間間隔，判斷植物是否處於光、熱或細菌脅迫的早期階段。

如果只產生過氧化氫，那就意味著昆蟲叮咬是罪魁禍首。當然，如果兩種訊號分子都沒有產生，那就意味著植物沒有問題。

“這兩個感測器結合在一起，可以準確地告訴使用者植物正在承受什麼樣的壓力。“Strano 教授說：”在植物內部，你可以即時看到化學變化的起伏，每一種變化都是不同脅迫的指紋。

有關這項研究的論文最近發表在《自然通訊》雜誌上。