Revolucionarna teraherc tehnologija: jednostavno mjerite biljnu vodu!

Revolucionarna teraherc tehnologija: jednostavno mjerite biljnu vodu!

Istraživački tim predvođen profesorom dr. Martinom Kochom sa Sveučilišta Philipps u Marburgu razvio je revolucionarnu metodu za vizualizaciju ravnoteže vode biljaka. Ova inovativna tehnika koristi terahercnu spektroskopiju za precizno promatranje otvaranja i zatvaranja stomata, otvora listova biljaka. Rezultati ove studije nedavno su objavljeni u stručnom časopisu Znanstvena izvješća objavljeno. Pomoću ove metode znanstvenici sada mogu bolje analizirati sposobnost biljaka da se prilagode svojim izvorima vode.

Stomati igraju ključnu ulogu u životu biljaka jer omogućuju izmjenu CO2 i reguliraju transpiraciju. Tijekom dana biljke apsorbiraju CO2 kroz stomate i oslobađaju kisik, gubeći pritom vodu. Tijekom stresa od suše ili noću, puči se zatvaraju kako bi se spriječilo isušivanje. Teraherc valove koji se koriste za analizu ravnoteže vode voda snažno apsorbira. Slabljenje signala koje se događa kada teraherc zračenje prolazi kroz lišće daje naznake o sadržaju vode u biljkama, što ovu metodu čini posebno korisnom.

Usporedba varijanti biljaka

U daljnjoj analizi tim je usporedio biljke Arabidopsis s varijantama koje imaju ograničenu regulaciju ravnoteže vode zbog mutacije gena. Ova mutacija oštećuje specifične signalne putove u odgovoru na stres od suše. Rezultati pokazuju da se biljke s genetskim defektom brže suše jer ne mogu učinkovito prilagoditi svoje stomatalne otvore opskrbi vodom. Takvo bi znanje moglo biti presudno za prepoznavanje otpornijih biljnih usjeva na izazove klimatskih promjena.

Osim toga, znanstvenici teže prijenosnijoj i troškovno učinkovitijoj implementaciji ove tehnologije mjerenja kako bi drugim laboratorijima omogućili pristup ovoj inovativnoj tehnologiji. Profesor dr. Martin Koch predaje fiziku i vodi radnu skupinu za fotoniku poluvodiča na Sveučilištu u Marburgu. Ovi bi pomaci mogli biti važni ne samo za poljoprivredno gospodarstvo, već i za druga područja u kojima je potrebno učinkovito upravljanje vodom.

Primjena u poljoprivredi i šire

Klimatske promjene uzrokuju dugotrajnu sušu u mnogim regijama, prisiljavajući poljoprivrednike da štede vodu. Ovdje bi rješenje mogli biti inteligentni sustavi navodnjavanja koji su prilagođeni stvarnim potrebama biljaka. Sadašnje metode za analizu stanja vode često su invazivne i štetne za biljke. S druge strane, teraherc spektroskopija je neinvazivna i nudi prednost da vanjski izgled biljke, kao i ispitanih borovih iglica, ostaje nepromijenjen, čak i ako su bile izložene sušnom stresu nekoliko tjedana.

Terahertz tehnologija, koja ima potencijala iu industriji i medicini, primjerice u dijagnostici raka, omogućuje automatizirano i preciznije fenotipiziranje biljaka. Planirani prijenosni sustav za analizu biljaka na terenu mogao bi revolucionirati upravljanje navodnjavanjem. The Njemačka mreža za fenotipizaciju biljaka (DPPN) i njegov europski pandan EPPN već rade na razvoju neinvazivnih, visokoučinkovitih metoda za istraživanje biljaka, dodatno naglašavajući važnost ove tehnologije.