近日，我校電子工程學(xué)院（人工智能學(xué)院）、國家精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)航空施藥技術(shù)國際聯(lián)合研究中心龍擁兵、蘭玉彬教授團隊在國際高水平期刊ACS Sustainable Chemistry & Engineering（影響因子9.224）以Supplementary Cover形式在線發(fā)表了題為“Online Monitoring of Indole-3-acetic Acid in Living Plants Based on Nitrogen-Doped Carbon Nanotubes/Core–shell Au@Cu2O Nanoparticles/Carbon Fiber Electrochemical Microsensor”的研究論文（論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssuschemeng.2c04222）。文章共同通訊作者為學(xué)院農(nóng)業(yè)人工智能團隊徐海濤老師和龍擁兵教授，第一作者為博士生巫彬芳。

圖1 增選封面及論文首頁

　　植物內(nèi)源激素含量信息的實時在線監(jiān)測，一直是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域關(guān)注的熱點。吲哚乙酸（IAA）作為重要的植物內(nèi)源生長激素，在植物組織合成、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、脅迫抵御等過程中發(fā)揮著重要作用。但吲哚乙酸在各植物器官中的含量很低，傳統(tǒng)的實驗室檢測分析需要大型貴重儀器且需時較長，無法實現(xiàn)實時在線監(jiān)測。

圖2 IAA微電極傳感器開發(fā)流程及智能在線分析系統(tǒng)

　　為實現(xiàn)植物活體體內(nèi)信息實時檢測，研究團隊開發(fā)了智能在線分析系統(tǒng)，包括可重復(fù)使用的微電極農(nóng)業(yè)傳感器、便攜式設(shè)備、上位機及處理軟件和信息云平臺（圖2）。團隊開發(fā)的農(nóng)業(yè)傳感器以微米級碳纖維絲為基底，采用核殼結(jié)構(gòu)的Au@Cu2O納米顆粒和氮摻雜碳納米管協(xié)同構(gòu)建三維納米網(wǎng)絡(luò)狀敏感層，具有寬pH和濃度檢測范圍、低檢出限以及強抗污能力。該農(nóng)業(yè)傳感器可植入到菜心莖中，配合便攜式設(shè)備即可現(xiàn)場檢測并將檢測數(shù)據(jù)傳輸至云平臺。信息云平臺中部署了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，通過輸入檢測數(shù)據(jù)就能夠準(zhǔn)確預(yù)測活體菜心中的IAA濃度。該研究為活體植物實時監(jiān)測提供了一種可行的智能解決方案。

圖3 便攜式/多通道分析儀

　　自2019年來，團隊在農(nóng)業(yè)傳感器和植物內(nèi)源信息檢測系統(tǒng)開發(fā)方面開展了一系列的研究工作，分別開發(fā)了葡萄糖傳感器（Food Quality and Safety, 2022）、水楊酸傳感器（Carbon，2021），以及便攜式/多通道分析儀等設(shè)備（圖3）。

　　該研究獲得了廣東省重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、廣東省自然科學(xué)基金的資助。

文圖/電子工程學(xué)院 徐海濤