Revolutsiooniline terahertstehnoloogia: mõõtke taimevett lihtsalt!

Revolutsiooniline terahertstehnoloogia: mõõtke taimevett lihtsalt!

Marburgi Philippsi ülikooli professori dr Martin Kochi juhitud uurimisrühm on välja töötanud murrangulise meetodi taimede veetasakaalu visualiseerimiseks. See uuenduslik tehnika kasutab teraherts-spektroskoopiat, et täpselt jälgida taimede lehtede avanemist ja sulgemist. Selle uuringu tulemused avaldati hiljuti erialaajakirjas Teaduslikud aruanded avaldatud. Seda meetodit kasutades saavad teadlased nüüd paremini analüüsida taimede kohanemisvõimet oma veevarudega.

Stomatid mängivad taimede elus otsustavat rolli, kuna need võimaldavad CO2 vahetust ja reguleerivad transpiratsiooni. Päeval neelavad taimed oma stoomi kaudu CO2 ja eraldavad hapnikku, kaotades selle käigus vett. Põuastressi ajal või öösel suletakse stomatid, et vältida kuivamist. Veebilansi analüüsimiseks kasutatavad terahertsilained neelduvad tugevalt vees. Terahertskiirguse lehtede läbimisel tekkiv signaali sumbumine annab vihjeid taimede veesisalduse kohta, muutes meetodi eriti kasulikuks.

Taimevariantide võrdlus

Edasises analüüsis võrdles töörühm Arabidopsise taimi variantidega, mille veetasakaalu reguleerimine on geenimutatsiooni tõttu piiratud. See mutatsioon kahjustab põua stressireaktsiooni spetsiifilisi signalisatsiooniteid. Tulemused näitavad, et geneetilise defektiga taimed kuivavad kiiremini, kuna nad ei suuda oma hambaava veevarustusega tõhusalt kohandada. Sellised teadmised võivad olla üliolulised kliimamuutuste väljakutsetele vastupidavamate taimekultuuride tuvastamisel.

Lisaks püüdlevad teadlased selle mõõtmistehnoloogia kaasaskantavama ja kulutõhusama rakendamise poole, et anda teistele laboritele juurdepääs sellele uuenduslikule tehnoloogiale. Professor dr Martin Koch õpetab füüsikat ja juhib Marburgi ülikooli pooljuhtide fotoonika töörühma. Need edusammud võivad olla olulised mitte ainult põllumajanduse jaoks, vaid ka muudes valdkondades, kus on vaja tõhusat veemajandust.

Rakendused põllumajanduses ja mujal

Kliimamuutused põhjustavad paljudes piirkondades pikaajalist põuda, mis sunnib põllumehi vett säästma. Siin võiks lahendus olla intelligentsed niisutussüsteemid, mis on kohandatud taimede tegelikele vajadustele. Praegused veeseisundi analüüsimeetodid on sageli invasiivsed ja taimedele kahjulikud. Teraherts-spektroskoopia on seevastu mitteinvasiivne ja pakub selle eelise, et taime välisilme, nagu ka uuritud männiokkatel, jääb muutumatuks, isegi kui need on mitu nädalat põuastressi all olnud.

Terahertsi tehnoloogia, millel on potentsiaali ka tööstuses ja meditsiinis, näiteks vähidiagnostikas, võimaldab taimede automatiseeritud ja täpsemat fenotüüpimist. Planeeritud kaasaskantav süsteem põllul asuvate taimede analüüsimiseks võib muuta niisutuskorralduse revolutsiooniliseks. The Saksa taimede fenotüüpimise võrgustik (DPPN) ja selle Euroopa kolleeg EPPN tegelevad juba taimeuuringute mitteinvasiivsete suure jõudlusega meetodite väljatöötamisega, rõhutades veelgi selle tehnoloogia tähtsust.