Revoluční terahertzová technologie: snadno měřte rostlinnou vodu!

Revoluční terahertzová technologie: snadno měřte rostlinnou vodu!

Výzkumný tým vedený profesorem Dr. Martinem Kochem z Philipps University of Marburg vyvinul převratnou metodu pro vizualizaci vodní bilance rostlin. Tato inovativní technika využívá terahertzovou spektroskopii k přesnému pozorování otevírání a zavírání průduchů, listových otvorů rostlin. Výsledky této studie byly nedávno publikovány v odborném časopise Vědecké zprávy zveřejněno. Pomocí této metody mohou nyní vědci lépe analyzovat schopnost rostlin přizpůsobit se svým vodním zdrojům.

Průduchy hrají klíčovou roli v životě rostlin, protože umožňují výměnu CO2 a regulují transpiraci. Během dne rostliny absorbují CO2 svými průduchy a uvolňují kyslík, čímž ztrácejí vodu. Při stresu ze sucha nebo v noci se průduchy uzavírají, aby se zabránilo vysychání. Terahertzové vlny používané k analýze vodní bilance jsou silně absorbovány vodou. Zeslabení signálu, ke kterému dochází, když terahertzové záření prochází listy, poskytuje vodítko o obsahu vody v rostlinách, díky čemuž je metoda obzvláště užitečná.

Srovnání variant rostlin

V další analýze tým porovnával rostliny Arabidopsis s variantami, které mají omezenou regulaci své vodní bilance kvůli genové mutaci. Tato mutace narušuje specifické signální dráhy v reakci na stres ze sucha. Výsledky ukazují, že rostliny s genetickým defektem vysychají rychleji, protože nedokážou účinně přizpůsobit své průduchové otevření zásobování vodou. Tyto znalosti by mohly být zásadní pro identifikaci odolnějších rostlinných plodin vůči výzvám změny klimatu.

Kromě toho vědci usilují o přenosnější a nákladově efektivnější implementaci této technologie měření, aby k této inovativní technologii měli přístup i další laboratoře. Profesor Dr. Martin Koch vyučuje fyziku a vede pracovní skupinu pro polovodičovou fotoniku na univerzitě v Marburgu. Tyto pokroky by mohly být důležité nejen pro zemědělskou ekonomiku, ale také pro další oblasti, kde je vyžadováno efektivní hospodaření s vodou.

Aplikace v zemědělství i mimo něj

Změna klimatu způsobuje v mnoha regionech dlouhotrvající sucho, což nutí zemědělce šetřit vodou. Řešením by zde mohly být inteligentní zavlažovací systémy, které jsou přizpůsobeny skutečným potřebám rostlin. Současné metody analýzy stavu vody jsou často invazivní a poškozují rostliny. Terahertzová spektroskopie je na druhé straně neinvazivní a nabízí tu výhodu, že vnější vzhled rostliny, stejně jako zkoumané jehličí borovice, zůstává nezměněn, i když je několik týdnů vystavena stresu ze sucha.

Terahertzová technologie, která má potenciál i v průmyslu a medicíně, například v diagnostice rakoviny, umožňuje automatizované a přesnější fenotypování rostlin. Plánovaný přenosný systém pro analýzu rostlin na poli by mohl způsobit revoluci v řízení zavlažování. The Německá síť pro fenotypování rostlin (DPPN) a její evropský protějšek EPPN již pracují na vývoji neinvazivních, vysoce výkonných metod pro výzkum rostlin, což dále zdůrazňuje význam této technologie.