Наноразмерные датчики измеряют неуловимый уровень воды в листьях

Регулирование содержания воды в листьях жизненно важно для здоровья растения, влияя на его рост и урожайность, восприимчивость к болезням и засухоустойчивость.

Новая технология использует наноразмерные датчики и волоконную оптику для измерения состояния воды непосредственно на поверхности листа, где вода в растениях наиболее активно управляется.

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

Со временем эту технологию можно будет адаптировать в качестве агрономического инструмента для измерения состояния воды в сельскохозяйственных культурах в режиме реального времени.

Этот метод включает в себя введение наночастиц, образованных из мягкого синтетического гидрогеля, называемого AquaDust, для измерения водного потенциала листа. Гидрогель, который занимает интерстициальное пространство между клетками мезофилла, впитывает воду, набухает и сжимается в зависимости от наличия воды в листе.

AquaDust содержит красители, взаимодействие которых позволяет ему флуоресцировать на разных длинах волн в зависимости от того, насколько близко молекулы красителя расположены друг к другу. Используя волоконную оптику, исследователи могут посветить светом и получить обратно спектр, который обеспечивает измерение водного потенциала внутри листа.

Ссылки по теме :

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

В ходе исследования исследователи ввели AquaDust в несколько мест вдоль метровых листьев кукурузы, а затем измерили градиенты воды как по длине листьев, так и через мезофилл. Эти измерения позволили им разработать модель реакции ткани на водный стресс и точно предсказать динамику, наблюдаемую в полевых условиях.

Эта технология может иметь коммерческое применение для исследования сельскохозяйственных культур, сельскохозяйственного производства и обрабатывающей промышленности, но на данный момент внимание исследователей сосредоточено на измерениях очень локальной физиологии управления водными ресурсами в растениях.

В качестве исследовательского инструмента он позволяет биологам растений лучше понять крайности водного стресса, что может привести к выведению более водосберегающих культур.