Революционна терагерцова технология: измервайте лесно водата в растенията!

Революционна терагерцова технология: измервайте лесно водата в растенията!

Изследователски екип, ръководен от професор д-р Мартин Кох от Philipps University of Marburg, разработи новаторски метод за визуализиране на водния баланс на растенията. Тази иновативна техника използва терагерцова спектроскопия за прецизно наблюдение на отварянето и затварянето на устицата, отворите на листата на растенията. Резултатите от това проучване бяха публикувани наскоро в специализираното списание Научни доклади публикувани. Използвайки този метод, учените вече могат по-добре да анализират способността на растенията да се адаптират към своите водни ресурси.

Устицата играят решаваща роля в живота на растенията, тъй като позволяват обмен на CO2 и регулират транспирацията. През деня растенията абсорбират CO2 през устицата си и отделят кислород, като губят вода в процеса. По време на стрес от суша или през нощта устицата се затварят, за да се предотврати изсъхването. Терахерцовите вълни, използвани за анализ на водния баланс, се абсорбират силно от водата. Затихването на сигнала, което възниква, когато терахерцовото лъчение преминава през листата, дава указания за водното съдържание на растенията, което прави метода особено полезен.

Сравнение на варианти на растения

В допълнителен анализ екипът сравнява растенията Arabidopsis с варианти, които имат ограничено регулиране на водния си баланс поради генна мутация. Тази мутация уврежда специфични сигнални пътища в реакцията на стрес от суша. Резултатите показват, че растенията с генетичен дефект изсъхват по-бързо, тъй като не могат ефективно да адаптират устицата си към водоснабдяването. Такива знания биха могли да бъдат от решаващо значение за идентифициране на по-устойчиви растителни култури към предизвикателствата на изменението на климата.

Освен това учените се стремят към по-преносимо и рентабилно прилагане на тази измервателна технология, за да дадат на други лаборатории достъп до тази иновативна технология. Професор д-р Мартин Кох преподава физика и ръководи работната група по полупроводникова фотоника в университета в Марбург. Тези постижения могат да бъдат важни не само за селскостопанската икономика, но и за други области, където се изисква ефективно управление на водата.

Приложения в селското стопанство и извън него

Изменението на климата причинява продължителна суша в много региони, което принуждава фермерите да пестят вода. Интелигентните напоителни системи, които са съобразени с действителните нужди на растенията, могат да бъдат решение тук. Настоящите методи за анализ на състоянието на водата често са инвазивни и вредни за растенията. Терахерцовата спектроскопия, от друга страна, е неинвазивна и предлага предимството, че външният вид на растението, като изследваните борови игли, остава непроменен, дори ако са били подложени на стрес от суша в продължение на няколко седмици.

Технологията Terahertz, която също има потенциал в промишлеността и медицината, например при диагностика на рак, позволява автоматизирано и по-прецизно фенотипизиране на растенията. Планираната преносима система за анализ на растения в полето може да революционизира управлението на напояването. The Германска мрежа за фенотипиране на растения (DPPN) и неговият европейски партньор EPPN вече работят върху разработването на неинвазивни, високопроизводителни методи за изследване на растенията, като допълнително подчертават важността на тази технология.