農民越早知道他們的作物正在遭受損失，就越快採取行動，防止作物嚴重歉收。一種新型植物葉片偵測感測器很快就能幫助他們做到這一點，只要植物受到壓力就會發出警報。

感測器一端的特寫視圖－在實際使用中，微針將朝下插入葉子

所有類型的植物都會在光合作用和呼吸作用等自然過程中不斷產生過氧化氫(H2O2)。然而，當它們受到壓力時，它們會產生更多的化學物質，作為在細胞之間發送信號以激活其防禦機制的一種方式。引起這種反應的壓力源包括乾旱、害蟲損害和感染。

雖然有檢測植物中過氧化氫水平升高的方法，但大多數方法都需要摘下一片葉子，帶回實驗室，然後進行多步驟分析。也有光學設備根據植物發出的螢光來測量過氧化氫濃度，但它們可能會受到植物葉綠素含量的影響。

這就是新感測器的作用所在。它是由愛荷華州立大學梁東教授及其同事開發的，其形式為扁平、柔韌的聚合物貼片，其底面上佈滿了一排鍍金的微小「微針」。

這一面也塗有一層水凝膠，主要由一種名為殼聚醣的生物基材料製成。這種凝膠還含有一種酶，可以與過氧化氫反應產生電子。第三種凝膠成分－氧化石墨烯，使電子在感測器的電極之間流動，產生電流。

該感測器已在大豆和煙草植物上進行了測試

當裝置壓在植物葉子上時，微針會無害地刺穿最外層組織，與其中的汁液接觸。液體中過氧化氫的含量越多，產生的電子數量就越多，因此測量到的電訊號就越強。

如果訊號夠強，表示麻煩即將來臨，那麼硬連線電池/電子模組將透過藍牙向農民的行動裝置發送警報，或透過Wi-Fi 或現有無線網路向他們的家用電腦發送警報。

在大豆和菸草植物的測試中，該感測器能夠區分健康植物和最近被細菌病原體丁香假單胞菌番茄致病菌DC3000 感染的植物。此外，該設備指示的H2O2 水平與傳統化學分析測量的水平相符。

「該感測器有多種使用方式，」董告訴我們。 「一種方法是農民將感測器貼在植物葉子上，對多株植物進行一次性現場讀數。另一種方法是將感測器貼在幾株哨兵植物上，連續監測幾天或幾週。目前版本的感測器允許多次插入植物葉子，並將進行進一步改進以延長其可重複使用性。”

有關這項研究的論文最近發表在《ACS Sensors》雜誌上。

這不是我們見過的第一個安裝在葉子上的植物壓力感測器。先前的例子可以透過各種不同的方式工作，目前正由東北大學、北卡羅來納州立大學和麻省理工學院的科學家開發。