Наномасштабные датчики обеспечивают точные измерения уровня воды в листьях в реальном времени

Регуляция воды в листьях жизненно важна для здоровья растения, влияя на его рост и урожайность, восприимчивость к болезням и засухоустойчивость.

Новая технология использует наномасштабные датчики и волоконную оптику для измерения водного статуса прямо внутри поверхности листа, где вода в растениях наиболее активно управляется.

Это обеспечивает минимально инвазивный исследовательский инструмент для продвижения понимания базовой биологии растений. Это может привести к разведению более засухоустойчивых культур.

Технология в конечном итоге может быть адаптирована как агрономический инструмент для измерения водного статуса в культурах в реальном времени.

Техника включает инъекцию наночастиц, сформированных из мягкого синтетического гидрогеля, называемого AquaDust, для измерения водного потенциала листа. Гидрогель, который занимает интерстициальные пространства между клетками в мезофилле, впитывает воду, набухая и сокращаясь в зависимости от доступности воды в листе.

AquaDust содержит красители, чьи взаимодействия позволяют ему флуоресцировать на разных длинах волн в зависимости от того, насколько близко молекулы красителей друг к другу. Используя волоконную оптику, исследователи могут светить светом и получать спектр обратно, что обеспечивает измерение водного потенциала внутри листа.

Связанные ссылки:

• Оптический биосенсор обнаруживает токсины
• Новый фотонный эффект может ускорить разработку лекарств

В исследовании исследователи инъецировали AquaDust в нескольких местах вдоль метровых кукурузных листьев, а затем измерили водные градиенты как вдоль длины листьев, так и сквозь мезофилл. Эти измерения позволили им разработать модель тканевого ответа на водный стресс и точно предсказать динамику, наблюдаемую в поле.

Эта технология может иметь коммерческие применения для культурного исследования, производственного сельского хозяйства и производственных отраслей, но пока фокус исследователей на измерениях очень локальной физиологии управления водой в растениях.

Как исследовательский инструмент, он позволяет биологам растений лучше понимать экстремумы водного стресса, что может привести к разведению более водоэффективных культур.