综述：通过实时便携传感器田间快速检测粮食作物病害保障粮食安全

这篇综述系统阐述了生物传感器（如光学/电化学/压电式）和电子鼻（E-nose）技术在植物病害早期诊断中的应用，重点探讨了纳米材料（AuNPs/QDs/MONPs）增强的传感器性能，以及光 electrocatalysis（PEC）和滚环扩增（RCA-POCT）在污染物检测中的突破性进展，为精准农业和食品安全监测提供了创新解决方案。

　　

分类与原理：多模态传感器技术革新植物病害监测
植物病害每年导致全球主要作物（小麦、水稻、马铃薯等）减产10-40%，传统检测方法如ELISA和PCR存在耗时长、需实验室设施等局限。新型传感器技术通过生物识别元件（抗体/DNA/噬菌体）与换能器（光学/电化学）的协同作用，实现田间实时检测。其中，表面等离子体共振（SPR）传感器通过金膜表面折射率变化检测病原体，对亚洲大豆锈病（Phakopsora pachyrhizi）灵敏度达800 ng/mL；而量子点（QDs）增强的侧向流动试纸条（LFD）可同时识别香蕉束顶病毒（BBTV）和黄瓜花叶病毒（CMV），检测限低至0.13 nM。

纳米材料赋能：灵敏度提升的关键突破
金属氧化物纳米颗粒（MONPs）如TiO₂
和ZnO通过高比表面积和电子转移能力显著增强传感器性能。例如，还原氧化石墨烯（rGO）-金纳米颗粒（AuNPs）复合电极对甜菜坏死黄脉病毒（CP-BNYVV）的检测灵敏度提升10倍。特别值得注意的是，掺杂3% Zn的NiO纳米传感器对甲醛（HCHO）的检测限达74 ppb，而Fe掺杂SnO₂
纳米线可实现湿度动态监测，为农业环境调控提供数据支持。

电子鼻技术：挥发性有机化合物（VOCs）指纹图谱诊断
植物受病原体侵染后释放特征性VOCs（如茉莉酸甲酯、单萜类），电子鼻通过传感器阵列（如PEN 3、Cyranose 320）实现非侵入式检测。该技术已成功区分大蒜白腐病（Botrytis alli）和番茄灰霉病（Botrytis cinerea）的特异性气味图谱，准确率超90%。

光 electrocatalysis（PEC）：环境污染物降解新范式
PEC技术整合光催化与电催化优势，通过TiO₂
纳米管等半导体材料在1.5V偏压下产生活性氧（ROS），2小时内可降解90%的Cr(VI)污染物。Ag₂
S/Bi₂
S₃
敏化的TiO₂
体系将太阳能利用率提升至可见光区，为农田重金属修复提供新思路。

RCA-POCT：超灵敏毒素检测平台
基于滚环扩增（RCA）的即时检测技术通过生物素-链霉亲和素级联放大信号，对花生中黄曲霉毒素B1（AFB1）的检测限达1.94 fg/mL，较传统ELISA方法灵敏度提高6个数量级。该平台采用phi29 DNA聚合酶实现等温扩增，3小时内完成从采样到定量分析的全流程。

挑战与展望
尽管传感器技术取得突破，田间应用仍面临多病原交叉干扰、设备校准复杂等挑战。未来需开发多靶标检测芯片，并建立农业物联网（IoT）数据共享平台。正如国际植物健康日（IDPH 2024）强调的，数字化技术与传感器融合将是保障粮食安全的核心驱动力。