Revoliucinė terahercinė technologija: lengvai išmatuokite augalų vandenį!

Revoliucinė terahercinė technologija: lengvai išmatuokite augalų vandenį!

Marburgo Filipso universiteto profesoriaus dr. Martino Kocho vadovaujama tyrimų grupė sukūrė novatorišką augalų vandens balanso vizualizavimo metodą. Šioje naujoviškoje technikoje naudojama terahercinė spektroskopija, kad būtų galima tiksliai stebėti stomos, augalų lapų angos, atidarymą ir uždarymą. Šio tyrimo rezultatai neseniai buvo paskelbti specializuotame žurnale Mokslinės ataskaitos paskelbta. Naudodami šį metodą mokslininkai dabar gali geriau išanalizuoti augalų gebėjimą prisitaikyti prie vandens išteklių.

Stomatai vaidina lemiamą vaidmenį augalų gyvenime, nes leidžia keistis CO2 ir reguliuoja transpiraciją. Dienos metu augalai sugeria CO2 per savo stomatas ir išskiria deguonį, prarasdami vandenį. Sausros streso metu arba naktį stomos užsidaro, kad neišdžiūtų. Terahercinės bangos, naudojamos vandens balansui analizuoti, yra stipriai sugeriamos vandens. Signalo susilpnėjimas, atsirandantis, kai terahercinė spinduliuotė praeina per lapus, suteikia užuominų apie augalų vandens kiekį, todėl metodas yra ypač naudingas.

Augalų variantų palyginimas

Tolesnėje analizėje komanda palygino Arabidopsis augalus su variantais, kurių vandens balansas yra ribotas dėl genų mutacijos. Ši mutacija pažeidžia specifinius signalizacijos kelius reaguojant į sausrą. Rezultatai rodo, kad augalai, turintys genetinį defektą, greičiau išdžiūsta, nes negali efektyviai pritaikyti savo burnos angos prie vandens tiekimo. Tokios žinios gali būti labai svarbios nustatant atsparesnius augalų pasėlius klimato kaitos iššūkiams.

Be to, mokslininkai siekia, kad ši matavimo technologija būtų nešiojama ir ekonomiškesnė, kad kitos laboratorijos galėtų naudotis šia naujoviška technologija. Profesorius Dr. Martinas Kochas dėsto fiziką ir vadovauja puslaidininkių fotonikos darbo grupei Marburgo universitete. Šios pažangos gali būti svarbios ne tik žemės ūkio ekonomikai, bet ir kitoms sritims, kuriose reikalingas veiksmingas vandens valdymas.

Taikymas žemės ūkyje ir ne tik

Dėl klimato kaitos daugelyje regionų užsitęsusios sausros, todėl ūkininkai verčiami tausoti vandenį. Išmaniosios drėkinimo sistemos, pritaikytos tikriems augalų poreikiams, galėtų būti sprendimas. Dabartiniai vandens būklės analizės metodai dažnai yra invaziniai ir kenkia augalams. Kita vertus, terahercinė spektroskopija yra neinvazinė ir suteikia pranašumą, kad išorinė augalo išvaizda, kaip ir tirtų pušų spyglių, išlieka nepakitusi, net jei jie keletą savaičių patyrė sausros stresą.

Terahertz technologija, kuri taip pat turi potencialo pramonėje ir medicinoje, pavyzdžiui, vėžio diagnostikoje, leidžia automatizuoti ir tiksliau nustatyti augalų fenotipus. Planuojama nešiojama sistema augalams lauke analizuoti gali pakeisti drėkinimo valdymą. The Vokietijos augalų fenotipų tinklas (DPPN) ir Europos kolega EPPN jau dirba kurdami neinvazinius, didelio našumo metodus augalų tyrimams, dar labiau pabrėždami šios technologijos svarbą.