Nanoschaal sensoren leveren nauwkeurige, realtime blad waterniveau metingen

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

Een nieuwe technologie gebruikt nanoschaal sensoren en vezeloptica om waterstatus net binnenin een bladoppervlak te meten, waar water in planten het meest actief beheerd wordt.

Dit biedt een minimaal invasief onderzoeksinstrument om het begrip van basis plantenbiologie te verbeteren. Het kan leiden tot het fokken van meer droogteresistente gewassen.

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

De techniek omvat het injecteren van nanodeeltjes gevormd van een zacht synthetisch hydrogel, genaamd AquaDust, voor het meten van een blad waterpotentieel. De hydrogel, die de interstitiële ruimtes tussen cellen in het mesofyl bezit, is water-absorberend, zwelt en krimpt gebaseerd op waterbeschikbaarheid in het blad.

De AquaDust bevat kleurstoffen wiens interacties ervoor zorgen dat het fluorescentieert op verschillende golflengtes afhankelijk van hoe dicht de kleurstofmoleculen bij elkaar zijn. Door vezeloptica te gebruiken, kunnen de onderzoekers een licht schijnen en een spectrum terugkrijgen, wat een meting van waterpotentieel binnenin het blad oplevert.

Gerelateerde Links:

• Optische Biosensor Detecteert Toxines
• Nieuw Fotonisch Effect Kon Medicijnontwikkeling Versnellen

In de studie injecteerden de onderzoekers de AquaDust op meerdere plekken langs meters-lange maïsbladeren en maatten ze de watergradiënten zowel langs de lengte van de bladeren als door het mesofyl. Deze metingen stelden hen in staat om een model van de weefselreactie op waterstress te ontwikkelen en de dynamiek waargenomen in het veld nauwkeurig te voorspellen.

Deze technologie kan commerciële toepassingen hebben voor gewasonderzoek, productie landbouw, en productie-industrieën, maar voor nu is de focus van de onderzoekers op de metingen van de zeer locale fysiologie van waterbeheer in planten.

Als een onderzoeksinstrument, stelt het plantenbiologen in staat om extremen van waterstress beter te begrijpen, wat kan leiden tot het fokken van meer water-efficiënte gewassen.