Érzékeli a növényi stressz vészhelyzetben leadott jeleit

A növényi jelzőmolekulákat észlelő érzékelők kimutathatják, ha a növényeknek túl sok fényt vagy túl sok hőt kell eltűrniük, ha növényi stressz éri, illetve ha rovarok vagy mikrobák támadják meg őket. Az MIT és a Szingapúr-MIT Kutatási és Technológiai Szövetség (SMART) kutatói szén nanocsövekből készült szenzorpár segítségével olyan jeleket fedeztek fel, amelyek megmutatják, ha a növényeket stressz éri, például hő, fény vagy rovarok, illetve baktériumok támadása.

Az érzékelők két jelzőmolekulát észlelnek, amelyeket a növények a stresszre adott válaszuk összehangolására használnak: a hidrogén-peroxidot és a szalicilsavat (az aszpirinhez hasonló molekulát). A kutatók úgy találták, hogy a növények ezeket a molekulákat különböző időpontokban állítják elő az egyes stressztípusok esetén, így olyan jellegzetes mintákat hoznak létre, amelyek korai figyelmeztető rendszerként szolgálhatnak.

Lehetséges fenyegetések

A kutatók szerint a gazdálkodók ezekkel az érzékelőkkel nyomon követhetik a terményeiket fenyegető potenciális veszélyeket, lehetővé téve számukra, hogy beavatkozzanak, mielőtt a termés elveszne.

„Azt találtuk, hogy ez a két érzékelő együtt pontosan meg tudja mondani a felhasználónak, hogy az üzem milyen terhelésnek van kitéve. Az üzem belsejében valós időben kémiai változásokat észlel, amelyek emelkednek és csökkennek, és mindegyik más-más típusú stressz ujjlenyomataként szolgál” – mondja Michael Strano, a Carbon P. Dubbs, az MIT vegyészmérnöki professzora és a tanulmány egyik vezető szerzője. Strano emellett a Smart Disruptive and Sustainable Technologies for Agricultural Precision kutatócsoportjának vezető kutatója.

A növényi stressz érzékelése

A növények különböző módon reagálnak a különböző típusú stresszekre. 2020-ban Strano laboratóriuma kifejlesztett egy olyan érzékelőt, amely képes reagálni a hidrogén-peroxid jelenlétére, amelyet a növényi sejtek vészjelzésként használnak, amikor rovarok támadják őket, vagy más stresszhatásokkal, például bakteriális fertőzéssel vagy túl sok fénnyel találkoznak.

Ezek az érzékelők apró szén nanocsövekből állnak, amelyek polimerbe vannak csomagolva. A polimerek háromdimenziós szerkezetének megváltoztatásával az érzékelők testreszabhatók különböző molekulák észlelésére, amelyek fluoreszcens jelet adnak ki, ha a célpont jelen van.

Az új tanulmányhoz a kutatók ezt a megközelítést alkalmazták egy olyan érzékelő kifejlesztésére, amely képes kimutatni a szalicilsavat, egy olyan molekulát, amely a növények növekedésének, fejlődésének és stresszre adott válaszának számos vonatkozásában szerepet játszik.

A nanoszenzorok növényekbe való beágyazásához a kutatók feloldják őket egy oldatban, amelyet aztán egy növény levelének alsó oldalára helyeznek. Az érzékelők a sztómáknak nevezett pórusokon keresztül bejuthatnak a levelekbe, és a mezofilben – abban a rétegben, ahol a legtöbb fotoszintézis megy végbe – megtelepedhetnek. Ha egy érzékelő aktiválva van, a jel könnyen észlelhető infravörös kamera segítségével.

(Forrás: futurefarming.com)