A SiPM-Enabled Portable Delayed Fluorescence Photon Counting Device: Climatic Plant Stress Biosensing
Notice bibliographique
Résumé
A portable and sensitive time-resolved biosensor for capturing very low intensity light emission is a promising avenue to study plant delayed fluorescence. These weak emissions provide insight on plant health and can be useful in plant science as well as in the development of accurate feedback indicators for plant growth and yield in applications of agricultural crop cultivation. A field-based delayed fluorescence device is also desirable to enable monitoring of plant stress response to climate change. Among basic techniques for the detection of rapidly fluctuating low intensity light is photon counting. Despite its vast utility, photon counting techniques often relying on photomultiplier tube (PMT) technology, having restricted use in agricultural and environment measurements of plant stress outside of the laboratory setting, mainly due to the prohibitive cost of the equipment, high voltage nature, and the complexity of its operation. However, recent development of the new generation solid-state silicon photomultiplier (SiPM) single photon avalanche diode array has enabled the availability of high quantum efficiency, easy-to-operate, compact, photon counting systems which are not constrained to sophisticated laboratories, and are accessible owing to their low-cost. In this contribution, we have conceived, fabricated and validated a novel SiPM-based photon counting device with integrated plug-and-play excitation LED, all housed inside a miniaturized sample chamber to record weak delayed fluorescence lifetime response from plant leaves subjected to varying temperature condition and drought stress. Findings from our device show that delayed fluorescence reports on the inactivation to the plant's photosystem II function in response to unfavorable acute environmental heat and cold shock stress as well as chronic water deprivation. Results from our proof-of-concept miniaturized prototype demonstrate a new, simple and effective photon counting instrument is achieved, one which can be deployed in-field to rapidly and minimally invasively assess plant physiological growth and health based on rapid, ultra-weak delayed fluorescence measurements directly from a plant leaf.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».