Technologie térahertz révolutionnaire : mesurez facilement l’eau des plantes !

Technologie térahertz révolutionnaire : mesurez facilement l’eau des plantes !

Une équipe de recherche dirigée par le professeur Martin Koch de l'université Philipps de Marburg a développé une méthode révolutionnaire pour visualiser le bilan hydrique des plantes. Cette technique innovante utilise la spectroscopie térahertz pour observer précisément l'ouverture et la fermeture des stomates, les ouvertures des feuilles des plantes. Les résultats de cette étude ont été récemment publiés dans la revue spécialisée Rapports scientifiques publié. Grâce à cette méthode, les scientifiques peuvent désormais mieux analyser la capacité des plantes à s’adapter à leurs ressources en eau.

Les stomates jouent un rôle crucial dans la vie végétale car ils permettent l'échange de CO2 et régulent la transpiration. Pendant la journée, les plantes absorbent le CO2 par leurs stomates et libèrent de l’oxygène, perdant ainsi de l’eau. En cas de sécheresse ou la nuit, les stomates se ferment pour éviter le dessèchement. Les ondes térahertz utilisées pour analyser le bilan hydrique sont fortement absorbées par l'eau. L'atténuation du signal qui se produit lorsque le rayonnement térahertz traverse les feuilles fournit des indices sur la teneur en eau des plantes, ce qui rend la méthode particulièrement utile.

Une comparaison des variantes végétales

Dans une analyse plus approfondie, l’équipe a comparé les plantes d’Arabidopsis à des variantes dont la régulation de leur équilibre hydrique était limitée en raison d’une mutation génétique. Cette mutation altère des voies de signalisation spécifiques dans la réponse au stress dû à la sécheresse. Les résultats montrent que les plantes présentant un défaut génétique se dessèchent plus rapidement car elles ne peuvent pas adapter efficacement leur ouverture stomatique à l’alimentation en eau. De telles connaissances pourraient être cruciales pour identifier des cultures végétales plus résilientes aux défis du changement climatique.

En outre, les scientifiques s'efforcent de mettre en œuvre cette technologie de mesure de manière plus portable et plus rentable afin de permettre à d'autres laboratoires d'accéder à cette technologie innovante. Le professeur Martin Koch enseigne la physique et dirige le groupe de travail sur la photonique des semi-conducteurs à l'Université de Marburg. Ces avancées pourraient être importantes non seulement pour l’économie agricole, mais également pour d’autres domaines où une gestion efficace de l’eau est requise.

Applications dans l’agriculture et au-delà

Le changement climatique provoque une sécheresse prolongée dans de nombreuses régions, obligeant les agriculteurs à économiser l'eau. Des systèmes d’irrigation intelligents adaptés aux besoins réels des plantes pourraient être une solution à cet égard. Les méthodes actuelles d’analyse de l’état de l’eau sont souvent invasives et dommageables pour les plantes. La spectroscopie térahertz, en revanche, est non invasive et offre l'avantage que l'aspect extérieur de la plante, comme les aiguilles de pin examinées, reste inchangé, même si elles ont été soumises à un stress hydrique pendant plusieurs semaines.

La technologie térahertz, qui présente également un potentiel dans l'industrie et la médecine, par exemple dans le diagnostic du cancer, permet un phénotypage automatisé et plus précis des plantes. Le système portable prévu pour analyser les plantes sur le terrain pourrait révolutionner la gestion de l’irrigation. Le Réseau allemand de phénotypage végétal (DPPN) et son homologue européen EPPN travaillent déjà au développement de méthodes non invasives à haut débit pour la recherche sur les plantes, soulignant ainsi l'importance de cette technologie.