Revolutionær terahertz-teknologi: mål plantevand nemt!

Revolutionær terahertz-teknologi: mål plantevand nemt!

Et forskerhold ledet af professor Dr. Martin Koch ved Philipps University of Marburg har udviklet en banebrydende metode til visualisering af planters vandbalance. Denne innovative teknik bruger terahertz-spektroskopi til præcist at observere åbningen og lukningen af ​​stomata, planters bladåbninger. Resultaterne af denne undersøgelse blev for nylig offentliggjort i specialisttidsskriftet Videnskabelige rapporter offentliggjort. Ved hjælp af denne metode kan forskerne nu bedre analysere planters evne til at tilpasse sig deres vandressourcer.

Stomata spiller en afgørende rolle i plantelivet, da de muliggør CO2-udveksling og regulerer transpiration. I løbet af dagen absorberer planter CO2 gennem deres stomata og frigiver ilt og mister vand i processen. Ved tørkestress eller om natten lukker stomata sig for at forhindre udtørring. Terahertz-bølgerne, der bruges til at analysere vandbalancen, absorberes kraftigt af vand. Den signaldæmpning, der opstår, når terahertz-stråling passerer gennem bladene, giver fingerpeg om planternes vandindhold, hvilket gør metoden særlig anvendelig.

En sammenligning af plantevarianter

I en yderligere analyse sammenlignede holdet Arabidopsis-planter med varianter, der har begrænset regulering af deres vandbalance på grund af en genmutation. Denne mutation forringer specifikke signalveje i tørkestressresponsen. Resultaterne viser, at planter med en genetisk defekt tørrer hurtigere ud, fordi de ikke effektivt kan tilpasse deres stomatale åbning til vandforsyningen. En sådan viden kan være afgørende for at identificere mere modstandsdygtige planteafgrøder over for udfordringerne fra klimaændringer.

Derudover stræber forskerne efter en mere bærbar og omkostningseffektiv implementering af denne måleteknologi for at give andre laboratorier adgang til denne innovative teknologi. Professor Dr. Martin Koch underviser i fysik og leder arbejdsgruppen for halvlederfotonik ved Marburg Universitet. Disse fremskridt kan være vigtige ikke kun for landbrugsøkonomien, men også for andre områder, hvor effektiv vandforvaltning er påkrævet.

Anvendelser i landbruget og videre

Klimaændringer forårsager langvarig tørke i mange regioner, hvilket tvinger landmændene til at spare på vandet. Intelligente vandingssystemer, der er skræddersyet til planternes faktiske behov, kunne her være en løsning. Nuværende metoder til at analysere vandstatus er ofte invasive og skadelige for planter. Terahertz-spektroskopi er derimod ikke-invasiv og giver den fordel, at plantens ydre udseende ligesom de undersøgte fyrrenåle forbliver uændret, selvom de har været udsat for tørkestress i flere uger.

Terahertz-teknologi, som også har potentiale inden for industri og medicin, for eksempel inden for kræftdiagnostik, muliggør automatiseret og mere præcis fænotypning af planter. Det planlagte bærbare system til analyse af planter i marken kan revolutionere kunstvandingsstyringen. De German Plant Phenotyping Network (DPPN) og dets europæiske pendant EPPN arbejder allerede på at udvikle ikke-invasive, high-throughput metoder til planteforskning, hvilket yderligere understreger vigtigheden af ​​denne teknologi.