团队项目：先进植物传感器
参赛赛题：植物多样性保护与利用
获奖情况：全国一等奖
学 院：生命科学学院
团队名称：绿色国宝续存小分队
团队成员：王欣楠、王晓文、黄泓皓、曹爽鑫、于治渤
指导老师：周琪
※团队风采
王欣楠（队长）
王欣楠，郑州大学生命科学学院2023级生物与医药硕士研究生，研究方向为植物传感器。获得第二届中国研究生乡村振兴志愿服务技能大赛国赛三等奖、第三届中国特种装备创新设计大赛省赛特等奖。获2025年硕士研究生国家奖学金。已发表SCI论文两篇。
王晓文（队员）
王晓文，郑州大学生命科学学院2024级生物与医药硕士研究生，研究方向为纳米肥料。获得第二届中国研究生乡村振兴志愿服务技能大赛国赛三等奖、第三届中国特种装备创新设计大赛省赛特等奖、郑州大学2025寒假社会实践三等奖。
黄泓皓（队员）
黄泓皓，郑州大学生命科学学院2023级生物学硕士研究生，研究方向为桃果实有机酸调控。获得第三届中国特种装备创新设计大赛河南省赛特等奖、第二届中国研究生乡村振兴志愿服务技能大赛国家三等奖。
曹爽鑫（队员）
曹爽鑫，郑州大学生命科学学院生物学专业2024级硕士研究生，研究方向为挖掘烟草功能基因。获得第三届中国特种装备创新设计大赛河南省赛特等奖、第二届中国研究生乡村振兴志愿服务技能大赛国家三等奖、2025年郑州大学研究生寒假社会实践活动三等奖。
于治渤（队员）
于治渤，郑州大学生命科学学院2024级生物学研究生，研究方向为植物功能基因挖掘。获得第三届中国特种装备创新设计大赛省赛特等奖。获2025年硕士研究生国家奖学金。在《International Journal of Molecular Sciences》（影响因子4.9）发表论文一篇。
周琪（指导教师）
周琪，博士，郑州大学生命科学学院讲师，硕导。主要研究方向为生物传感器的开发与应用，纳米材料与植物的相互作用研究，柔性仿生智能材料的构建及应用，包括纳米肥料、纳米制剂、纳米传感器等。长期在不同学科开展科研和教学工作，积累了丰富的多学科交叉研究经验。主持河南省科技攻关1项，河南省科技副总支持计划1项，横向课题3项，参与完成国家自然科学基金及国防项目多项，已发表SCI论文18篇，授权专利7项，获湖北省地质局科学技术奖一等奖1项。
※作品介绍
一、作品背景
古树名木作为自然与人文交融的“活文物”，承载着千年历史记忆与生态密码。它们既是研究气候变迁、环境演替的珍贵自然档案，也是维系乡土文化认同的精神图腾。随着2025年《古树名木保护条例》正式实施，我国古树保护进入法治化新阶段，但隐蔽性病害监测、古树健康监测、增强古树抗逆能力等科学难题仍亟待突破。
二、作品简介
先进植物传感器是基于植物对环境变化的感知和响应机制，编辑植物特定基因，通过远程或微纳器件监控植物体内与胁迫相关的敏感变化，并提升植物的抗逆能力，从而实现对病虫害等环境胁迫早期预警的新型智能传感器。
植物能够自然地表现出对外界刺激的生物反应。在此基础上，利用合成生物学技术重新编译这种识别和汇报能力，使其接受刺激的范围更广、差异性更强。同时利用纳米技术提升其响应强度和持续时间，增强放大这种生物效应，从而实现对外界变化的感知。
先进植物传感器以集成创新和颠覆性应用为根本，颠覆了传统传感器的转换原理，能够对微量累积变化、生物效应进行原位、实时、持续性监测，是对现有监测技术的有益补充，广泛应用于各种监测场合。
图 1 先进植物传感器示意图
先进植物传感器通过合成生物学技术重新编译古树基因，增强其对病虫害、干旱等胁迫因子的感知灵敏度与响应强度，并结合微纳植入式多功能探针实时捕获植物内部生物信号如基因表达变化、代谢物波动，同步放大并转化为可远程传输的量化数据；探针同时作为智能载体，在胁迫初期精准释放抗逆因子以提升古树防御能力。
该系统集成AI算法，对多源生理数据进行特征提取与胁迫类型识别，实现对古树健康的持续无损监测，在表观症状出现前主动干预，阻断病害发展链，最终构建起兼具早期预警、主动防护、成本集约和系统兼容性的古树健康保护体系。
本作品颠覆了传统传感器的转换原理，赋予植物本体“感知-报告-响应”三位一体的智能，针对古树隐蔽性病害监测滞后、复壮成本高昂等核心痛点，通过开发基因编辑-纳米探针协同技术、建立古树生理信号数据库、构建AI驱动的胁迫预警模型、验证系统在典型古树中的防护效能，推动古树保护从被动救治向主动防御的范式变革。
图 2 先进植物传感器应用到古树监测示意图
三、作品创新
本作品颠覆了传统传感器的响应机理，针对古树监测保护的实时热点、难点问题，集植物学、材料学、分析化学、电子信息学、大数据模型等多学科技术提出了新的解决策略。利用植物对胁迫敏感的特性，基于植物的自然响应机制，通过AI算法模型解析植物胁迫敏感特性，突破物种限制，在技术层面赋予古树自主感知、报告和应对环境胁迫的能力，成功推动古树保护从被动救治转向主动防御。
本作品为古树实时监测提供科学数据，促使养护决策由经验判断转为数据驱动。该智能传感器以集成创新和颠覆性应用为根本，将引起科技研发热点、引领新兴行业发展、引发社会普遍关注，具有重要的环境、经济和社会效益。
※团队心得
精准选题是取胜基础。我们立足生命科学专业，未追热点，聚焦 “植物多样性保护” 赛道，发现传统古树健康监测成本高、效率低、难感知植物本体状态的痛点，瞄准这一技术空白，推出 “先进植物传感器” 项目，以直接监测植物生理反应的核心优势切入，让古树 “开口说话”，赋予项目独特竞争力与落地价值。
高效推进依赖科学管理。备赛距初稿提交不足一月，我们采用 “模块化分工 + 流程化管理”：成员依专长各司其职，覆盖生物研究、建模等模块，同时将任务拆解为周计划，推进PPT、计划书、VCR等工作并行开展，每周固定会议同步进度、解决问题，确保紧张时限内有序完成任务。
精彩呈现关键在讲好故事。PPT兼顾审美与逻辑，突出创新点，保证技术流程自洽；答辩前聚焦 “项目落地性” 等评委核心关切反复演练；因无法携带活体植物，制作 VCR 动态演示仪器使用与数据产出，将抽象原理直观化，弥补无实物展示短板。
结语
创新从非偶然，深耕方得硕果。每一份亮眼的成绩背后，都藏着团队协作的默契、直面挑战的勇气与扎根专业的坚守。将专业所学与时代需求相连，在未知中探索方向，在协作中破解难题，在实践中打磨细节，方能让创意落地生根，让理想照进现
