Revolucionāra terahercu tehnoloģija: viegli mērīt augu ūdeni!

Revolucionāra terahercu tehnoloģija: viegli mērīt augu ūdeni!

Pētnieku grupa, kuru vadīja profesors Dr. Martins Kohs no Marburgas Filipsas universitātes, ir izstrādājusi revolucionāru metodi augu ūdens bilances vizualizēšanai. Šajā novatoriskajā paņēmienā tiek izmantota terahercu spektroskopija, lai precīzi novērotu stomatītu atvēršanos un aizvēršanos, augu lapu atveres. Šī pētījuma rezultāti nesen tika publicēti specializētajā žurnālā Zinātniskie ziņojumi publicēts. Izmantojot šo metodi, zinātnieki tagad var labāk analizēt augu spēju pielāgoties saviem ūdens resursiem.

Stomatiem ir izšķiroša nozīme augu dzīvē, jo tie nodrošina CO2 apmaiņu un regulē transpirāciju. Dienas laikā augi absorbē CO2 caur saviem stomātiem un izdala skābekli, tādējādi zaudējot ūdeni. Sausuma stresa laikā vai naktī stomatīts cieši aizveras, lai novērstu izžūšanu. Ūdens bilances analīzei izmantotos terahercu viļņus spēcīgi absorbē ūdens. Signāla vājināšanās, kas rodas, kad terahercu starojums iziet cauri lapām, sniedz norādes par augu ūdens saturu, padarot metodi īpaši noderīgu.

Augu variantu salīdzinājums

Turpmākajā analīzē komanda salīdzināja Arabidopsis augus ar variantiem, kuriem gēnu mutācijas dēļ ir ierobežots ūdens bilances regulējums. Šī mutācija pasliktina specifiskus signalizācijas ceļus sausuma stresa reakcijā. Rezultāti liecina, ka augi ar ģenētisku defektu izžūst ātrāk, jo tie nevar efektīvi pielāgot savu stomatālo atveri ūdens padevei. Šādas zināšanas varētu būt ļoti svarīgas, lai identificētu noturīgākas augu kultūras pret klimata pārmaiņu radītajām problēmām.

Turklāt zinātnieki cenšas panākt šīs mērīšanas tehnoloģijas pārnēsājamāku un izmaksu ziņā efektīvāku ieviešanu, lai citām laboratorijām nodrošinātu piekļuvi šai novatoriskajai tehnoloģijai. Profesors Dr. Martins Kohs māca fiziku un vada pusvadītāju fotonikas darba grupu Marburgas Universitātē. Šie sasniegumi varētu būt svarīgi ne tikai lauksaimniecības ekonomikai, bet arī citām jomām, kur nepieciešama efektīva ūdens apsaimniekošana.

Pielietojums lauksaimniecībā un ārpus tās

Klimata pārmaiņas daudzos reģionos izraisa ilgstošu sausumu, liekot lauksaimniekiem taupīt ūdeni. Šeit risinājums varētu būt inteliģentas apūdeņošanas sistēmas, kas ir pielāgotas augu faktiskajām vajadzībām. Pašreizējās ūdens stāvokļa analīzes metodes bieži ir invazīvas un kaitē augiem. Savukārt teraherca spektroskopija ir neinvazīva un piedāvā tādu priekšrocību, ka auga ārējais izskats, tāpat kā pārbaudītās priežu skujas, paliek nemainīgs, pat ja tās vairākas nedēļas ir pakļautas sausuma stresam.

Teraherca tehnoloģija, kurai ir potenciāls arī rūpniecībā un medicīnā, piemēram, vēža diagnostikā, ļauj automatizēti un precīzāk noteikt augu fenotipēšanu. Plānotā pārnēsājamā sistēma augu analīzei uz lauka varētu mainīt apūdeņošanas pārvaldību. The Vācijas augu fenotipēšanas tīkls (DPPN) un tā Eiropas kolēģis EPPN jau strādā pie neinvazīvu, augstas caurlaidības metožu izstrādes augu izpētei, vēl vairāk uzsverot šīs tehnoloģijas nozīmi.