地球上的生物不管是动物，还是人都会生病，当然植物也不例外。病原物使植物患病主要是通过以下几种方式：掠夺寄主体内的营养物质和水分；分泌各种水解酶类，使植物组织和细胞遭到破坏；通过所产生的毒素使植物组织中毒；产生植物生长调节物质调控植物生长发育，或干扰植物的正常激素代谢。对一旦植物患病后，正常细胞的代谢活动会遭到干扰，进而使其一系列生理生化特性发生变化，如导致植物体内蛋白质、糖类、酚类等物质发生变化，改变细胞质膜透性增加，使胞内物质外渗，进而影响植物的光合作用、呼吸作用、水分代谢等生理过程。对于农作物来说，这会严重影响它们产量和品质的提高。

对于人类来说，最关心的莫过于植物病害对粮食作物生产的严重破坏。比如，19世纪40年代发生在欧洲的马铃薯晚疫病，仅爱尔兰就因此导致人口由800万锐减至500万。而中世纪的欧洲，有些人因吃了患麦角病的大麦，结果出现迷幻、四肢变黑、坏疽等疾病症状。据粗步统计，全球粮食由于病害的影响，造成的经济损失高达600亿美元。因此，各国的农业部门和生产者都在想尽各种办法对植物疾病进行防治。

要治病，先诊病，只有明确了植物所患病害，才能有针对性的采取相关措施进行防治。然而，由于植物所患疾病的类型多种多样，一直以来人们都没有找到一种通用高效的疾病检测手段和方法。通常都只有等到植物出现病症时，才会进行鉴别和治疗，但为时已晚。因此，如何像人类疾病诊断一样在患病初期就能实现对植物病害进行诊断，成为当前科学家研究的热点。

人体内存在免疫系统，在与疾病的斗争过程中，会产生各种不同的生化物质，从而抵抗疾病的侵袭。像人类一样，植物体内具有先天的或者诱导的生化抗性，在病害的发生发展过程中，向体外分泌抑功物质，如葱蒜类、松柏类植物向外分泌大量具有杀菌或抑菌活性的挥发性物质（如酚类、萜类、萘类等），从而杀死或抑制许多微生物。针对不同的疾病或胁迫，植物产生的挥发性物质组成会有所不同。

针对这一现象，美国北卡罗来纳州立大学开发一种植物贴片，这种贴片由基于石墨烯的传感器和柔性银纳米线组成，在传感器涂上了各种化学配体，这些配体都会针对特定的植物挥发性有机化合物组合作出相应的反应，从而检测出植物叶片中放出的挥发性有机成分，进而监测植物所受到的胁迫或疾病。

首先，研究人员已经在番茄植株上实现了对植株物理损害和晚疫病P. infestans病原体的的监测，该贴片可以在1-3小进内检测到相关挥发性成分的变化，具体时间取决于病灶与贴征之间的距离。而疟原虫的检测则需更长的时间，约3-4天。当前，研究者已开发了可以高精度地检测13种不同的植物挥发性，不同种植者也可以定制不同种植作物的传感器阵列。由于贴片实现了对植物疾病的持续监测，能够使种植者很快识别出植物疾病，从而有针对性对疾病进行防治。

尽管帖片还处于开发的初级阶段，但研究人员正致力于开发低成本，可同时监测温度、湿度和其他环境变量的植物贴片，并实现太阳能供电和无线数据传输，从而实现对作物的全天候实时监测。

参考文献

Real-time monitoring of plant stresses via chemiresistive profiling of leaf volatiles by a wearable sensor. Matter, 2021; 4 (7): 2553 DOI: 10.1016/j.matt.2021.06.009

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