Tecnologia rivoluzionaria terahertz: misura facilmente l'acqua delle piante!

Tecnologia rivoluzionaria terahertz: misura facilmente l'acqua delle piante!

Un gruppo di ricerca guidato dal professor Dr. Martin Koch dell'Università Philipps di Marburg ha sviluppato un metodo innovativo per visualizzare il bilancio idrico delle piante. Questa tecnica innovativa utilizza la spettroscopia terahertz per osservare con precisione l'apertura e la chiusura degli stomi, le aperture delle foglie delle piante. I risultati di questo studio sono stati recentemente pubblicati sulla rivista specializzata Rapporti scientifici pubblicato. Utilizzando questo metodo, gli scienziati possono ora analizzare meglio la capacità delle piante di adattarsi alle loro risorse idriche.

Gli stomi svolgono un ruolo cruciale nella vita vegetale poiché consentono lo scambio di CO2 e regolano la traspirazione. Durante il giorno, le piante assorbono CO2 attraverso i loro stomi e rilasciano ossigeno, perdendo acqua nel processo. Durante lo stress da siccità o di notte, gli stomi si chiudono per evitare che si secchino. Le onde terahertz utilizzate per analizzare il bilancio idrico sono fortemente assorbite dall'acqua. L'attenuazione del segnale che si verifica quando la radiazione terahertz passa attraverso le foglie fornisce indizi sul contenuto di acqua delle piante, rendendo il metodo particolarmente utile.

Un confronto tra le varianti vegetali

In un'ulteriore analisi, il team ha confrontato le piante di Arabidopsis con varianti che hanno una regolazione limitata del loro bilancio idrico a causa di una mutazione genetica. Questa mutazione altera le vie di segnalazione specifiche nella risposta allo stress da siccità. I risultati mostrano che le piante con un difetto genetico si seccano più rapidamente perché non riescono ad adattare efficacemente la loro apertura stomatica alla fornitura d’acqua. Tale conoscenza potrebbe essere cruciale per identificare colture vegetali più resilienti alle sfide del cambiamento climatico.

Inoltre, gli scienziati si stanno adoperando per un'implementazione più portatile ed economicamente vantaggiosa di questa tecnologia di misurazione per consentire ad altri laboratori l'accesso a questa tecnologia innovativa. Il professor Dr. Martin Koch insegna fisica e dirige il gruppo di lavoro sulla fotonica dei semiconduttori presso l'Università di Marburg. Questi progressi potrebbero essere importanti non solo per l’economia agricola, ma anche per altri settori in cui è necessaria una gestione efficiente dell’acqua.

Applicazioni in agricoltura e non solo

Il cambiamento climatico sta causando una prolungata siccità in molte regioni, costringendo gli agricoltori a conservare l’acqua. I sistemi di irrigazione intelligenti adattati alle reali esigenze delle piante potrebbero essere una soluzione in questo caso. Gli attuali metodi per analizzare lo stato dell’acqua sono spesso invasivi e dannosi per le piante. La spettroscopia Terahertz, invece, non è invasiva e offre il vantaggio che l'aspetto esterno della pianta, come degli aghi di pino esaminati, rimane inalterato, anche se sottoposti a stress da siccità per diverse settimane.

La tecnologia Terahertz, che ha potenziale anche nell’industria e nella medicina, ad esempio nella diagnosi del cancro, consente una fenotipizzazione automatizzata e più precisa delle piante. Il previsto sistema portatile per l’analisi delle piante sul campo potrebbe rivoluzionare la gestione dell’irrigazione. IL Rete tedesca di fenotipizzazione delle piante (DPPN) e la sua controparte europea EPPN stanno già lavorando allo sviluppo di metodi non invasivi e ad alto rendimento per la ricerca sulle piante, sottolineando ulteriormente l’importanza di questa tecnologia.