In situ foliar augmentation of multiple species for optical phenotyping and bioengineering using soft robotics

软机器人 原位 机器人学 人工智能 计算机科学 生物医学工程 纳米技术 工程类 机器人 材料科学 化学 有机化学
作者
Mehmet Mert İlman,Annika E. Huber,Anand Kumar Mishra,Sabyasachi Sen,Fumin Wang,Tiffany Lin,Georg Jander,Abraham D. Stroock,Robert F. Shepherd
出处
期刊:Science robotics [American Association for the Advancement of Science]
卷期号:10 (103)
标识
DOI:10.1126/scirobotics.adu2394
摘要

Precision agriculture aims to increase crop yield while reducing the use of harmful chemicals, such as pesticides and excess fertilizer, using minimal, tailored interventions. However, these strategies are limited by factors such as sensor quality, which typically relies on visual plant expression, and the manual, destructive nature of many nonvisual measurement methods, including the Scholander pressure bomb. By automating more intimate interactions with foliage in vivo, it would be possible to inject chemical and biological probes that reveal more phenotypes—such as water stress in response to varying environmental conditions and visible gene expression to measure the success of gene engineering applications. To address this, we developed a soft robotic leaf gripper and stamping-injection method to improve foliar delivery of nanoscale synthetic and biological probes. This allows for nondestructive, in situ, multispecies applications. We used two probes: Agrobacterium tumefaciens carrying the RUBY gene as a reporter system for plant transformation and nanoparticle hydrogels for measuring leaf water potential (ψ). Our hourglass-shaped design enabled the gripper to exert higher forces with reduced radial expansion compared with conventional designs, achieving an injection success rate above 91%. Studies on sunflower ( Helianthus annuus L.) and cotton ( Gossypium hirsutum L.) showed that our method achieved an average 12-fold increase in infiltration areas, with substantially less leaf damage—3.6% in sunflower and none in cotton—compared with the needle-free syringe method. Enabling long periods of successful in vivo phenotyping on both species after precise and safe foliar delivery underscores the potential of the leaf gripper for robotic plant bioengineering.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
小天使海蒂完成签到 ,获得积分10
4秒前
任十三完成签到 ,获得积分10
7秒前
萱棚完成签到 ,获得积分10
7秒前
肖果完成签到 ,获得积分10
10秒前
北还北完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
菜鸟队长完成签到 ,获得积分10
14秒前
LQX2141完成签到 ,获得积分10
17秒前
安陌煜发布了新的文献求助10
17秒前
huangdinghuang完成签到,获得积分10
19秒前
畅快的寻凝应助过儿采纳,获得10
24秒前
29秒前
墨瞳完成签到,获得积分10
29秒前
温暖的蚂蚁完成签到 ,获得积分10
30秒前
jeffrey完成签到,获得积分10
31秒前
牛仔完成签到 ,获得积分10
33秒前
37秒前
43秒前
44秒前
菠萝完成签到 ,获得积分10
45秒前
晨晓完成签到,获得积分10
45秒前
凤迎雪飘完成签到,获得积分10
46秒前
Present完成签到,获得积分10
47秒前
123完成签到 ,获得积分10
47秒前
寒冷威发布了新的文献求助10
53秒前
xt发布了新的文献求助30
54秒前
小禾一定行完成签到 ,获得积分10
54秒前
Kuangrenkeyan关注了科研通微信公众号
57秒前
LYQ完成签到,获得积分10
58秒前
1分钟前
xt完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
1分钟前
1分钟前
Kuangrenkeyan发布了新的文献求助10
1分钟前
WUYANG发布了新的文献求助10
1分钟前
1分钟前
LTJ发布了新的文献求助30
1分钟前
bobochi完成签到 ,获得积分0
1分钟前
眼睛大的胡萝卜完成签到 ,获得积分10
1分钟前
高分求助中
【请各位用户详细阅读此贴后再求助】科研通的精品贴汇总(请勿应助) 10000
【提示信息,请勿应助】关于scihub 10000
Les Mantodea de Guyane: Insecta, Polyneoptera [The Mantids of French Guiana] 3000
徐淮辽南地区新元古代叠层石及生物地层 3000
The Mother of All Tableaux: Order, Equivalence, and Geometry in the Large-scale Structure of Optimality Theory 3000
Research on Disturbance Rejection Control Algorithm for Aerial Operation Robots 1000
Global Eyelash Assessment scale (GEA) 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4043676
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3581384
关于积分的说明 11383942
捐赠科研通 3308782
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1821149
邀请新用户注册赠送积分活动 893590
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 815753