Forradalmi terahertz technológia: mérje meg egyszerűen a növényi vizet!

Forradalmi terahertz technológia: mérje meg egyszerűen a növényi vizet!

Dr. Martin Koch professzor vezette kutatócsoport a Philipps University of Marburgban úttörő módszert fejlesztett ki a növények vízháztartásának megjelenítésére. Ez az innovatív technika terahertz spektroszkópiát használ a sztómák nyitásának és zárásának, a növények levélnyílásainak pontos megfigyelésére. A tanulmány eredményeit a közelmúltban publikálták a szaklapban Tudományos Jelentések közzétett. Ezzel a módszerrel a tudósok jobban elemezhetik a növények vízkészleteikhez való alkalmazkodási képességét.

A sztómák döntő szerepet játszanak a növények életében, mivel lehetővé teszik a CO2 cseréjét és szabályozzák a párologtatást. A nap folyamán a növények sztómáikon keresztül felszívják a szén-dioxidot, és oxigént bocsátanak ki, ezáltal vizet veszítenek. Szárazság idején vagy éjszaka a sztómák bezáródnak, hogy megakadályozzák a kiszáradást. A vízháztartás elemzésére használt terahertz hullámokat erősen elnyeli a víz. A terahertz-sugárzás leveleken való áthaladásakor fellépő jelgyengülés támpontokat ad a növények víztartalmára vonatkozóan, így a módszer különösen hasznos.

Növényváltozatok összehasonlítása

Egy további elemzésben a csapat összehasonlította az Arabidopsis növényeket olyan változatokkal, amelyek génmutáció miatt korlátozottan szabályozzák a vízháztartásukat. Ez a mutáció rontja a specifikus jelátviteli útvonalakat a szárazság stresszre adott válaszában. Az eredmények azt mutatják, hogy a genetikai hibával rendelkező növények gyorsabban kiszáradnak, mert nem tudják hatékonyan igazítani sztómanyílásukat a vízellátáshoz. Az ilyen ismeretek kulcsfontosságúak lehetnek az éghajlatváltozás kihívásaival szemben ellenállóbb növényi kultúrák azonosításához.

Ezenkívül a tudósok e mérési technológia hordozhatóbb és költséghatékonyabb megvalósítására törekednek, hogy más laboratóriumok is hozzáférhessenek ehhez az innovatív technológiához. Dr. Martin Koch professzor fizikát tanít, és a félvezető fotonika munkacsoportjának vezetője a Marburgi Egyetemen. Ezek az előrelépések nemcsak az agrárgazdaság szempontjából lehetnek fontosak, hanem más területeken is, ahol hatékony vízgazdálkodásra van szükség.

Alkalmazások a mezőgazdaságban és azon kívül

Az éghajlatváltozás elhúzódó aszályt okoz számos régióban, és arra kényszeríti a gazdákat, hogy kíméljék a vizet. Itt megoldást jelenthetnek az intelligens öntözőrendszerek, amelyek a növények tényleges igényeihez vannak szabva. A víz állapotának elemzésére szolgáló jelenlegi módszerek gyakran invazívak és károsak a növényekre. A terahertz-spektroszkópia viszont nem invazív, és azzal az előnnyel jár, hogy a növény külső megjelenése a vizsgált fenyőtűekhez hasonlóan változatlan marad, még akkor is, ha több hete aszályos stressznek vannak kitéve.

Az iparban és az orvostudományban, például a rákdiagnosztikában is potenciállal rendelkező Terahertz technológia lehetővé teszi a növények automatizált és precízebb fenotipizálását. A szántóföldi növények elemzésére tervezett hordozható rendszer forradalmasíthatja az öntözésgazdálkodást. A Német Növényfenotipizálási Hálózat (DPPN) és európai megfelelője, az EPPN már dolgozik nem invazív, nagy áteresztőképességű növénykutatási módszerek kifejlesztésén, ami tovább hangsúlyozza e technológia fontosságát.