Sensoren op nanoschaal meten ongrijpbare waterstanden in bladeren

Waterregulatie in bladeren is van vitaal belang voor de gezondheid van een plant en beïnvloedt de groei en opbrengst, ziektegevoeligheid en droogteresistentie.

Een nieuwe technologie maakt gebruik van sensoren op nanoschaal en glasvezel om de waterstatus te meten net binnen het bladoppervlak, waar het water in planten het meest actief wordt beheerd.

Dit biedt een minimaal invasief onderzoeksinstrument om het begrip van de basisbiologie van planten te vergroten. Het zou kunnen leiden tot het kweken van meer droogteresistente gewassen.

De technologie kan uiteindelijk worden aangepast als een agronomisch hulpmiddel voor het in realtime meten van de waterstatus in gewassen.

De techniek omvat het injecteren van nanodeeltjes gevormd uit een zachte synthetische hydrogel, AquaDust genaamd, voor het meten van het waterpotentieel van een blad. De hydrogel, die de interstitiële ruimten tussen cellen in het mesofyl inneemt, is waterabsorberend, zwelt en krimpt op basis van de beschikbaarheid van water in het blad.

De AquaDust bevat kleurstoffen waarvan de interacties het mogelijk maken om op verschillende golflengten te fluoresceren, afhankelijk van hoe dicht de kleurstofmoleculen bij elkaar zijn. Door glasvezel te gebruiken, kunnen de onderzoekers een licht schijnen en een spectrum terugkrijgen, wat een meting van het waterpotentieel in het blad oplevert.

Verwante links :

• Optische biosensor detecteert toxines
• Nieuw fotonisch effect kan de ontwikkeling van geneesmiddelen versnellen

In het onderzoek injecteerden de onderzoekers de AquaDust op meerdere plaatsen langs meterslange maïsbladeren en maten vervolgens de watergradiënten zowel langs de lengte van de bladeren als door het mesofyl. Dankzij deze metingen konden ze een model ontwikkelen van de weefselreactie op waterstress en nauwkeurig de dynamiek voorspellen die in het veld wordt waargenomen.

Deze technologie kan commerciële toepassingen hebben voor gewasonderzoek, productielandbouw en productie-industrieën, maar voorlopig ligt de focus van de onderzoekers op het meten van de zeer lokale fysiologie van waterbeheer in planten.

Als onderzoeksinstrument stelt het plantenbiologen in staat extremen van waterstress beter te begrijpen, wat zou kunnen leiden tot het kweken van meer waterefficiënte gewassen.