Revolusjonerende terahertz-teknologi: mål plantevann enkelt!

Revolusjonerende terahertz-teknologi: mål plantevann enkelt!

Et forskerteam ledet av professor Dr. Martin Koch ved Philipps University of Marburg har utviklet en banebrytende metode for å visualisere vannbalansen til planter. Denne innovative teknikken bruker terahertz-spektroskopi for å nøyaktig observere åpning og lukking av stomata, bladåpningene til planter. Resultatene av denne studien ble nylig publisert i spesialisttidsskriftet Vitenskapelige rapporter publisert. Ved å bruke denne metoden kan forskere nå bedre analysere plantenes evne til å tilpasse seg vannressursene sine.

Stomata spiller en avgjørende rolle i plantelivet da de muliggjør CO2-utveksling og regulerer transpirasjon. I løpet av dagen absorberer planter CO2 gjennom stomata og frigjør oksygen, og mister vann i prosessen. Under tørkestress eller om natten lukkes stomata for å hindre uttørking. Terahertz-bølgene som brukes til å analysere vannbalansen, absorberes sterkt av vann. Signaldempingen som oppstår når terahertz-stråling passerer gjennom bladene gir ledetråder om plantenes vanninnhold, noe som gjør metoden spesielt nyttig.

En sammenligning av plantevarianter

I en videre analyse sammenlignet teamet Arabidopsis-planter med varianter som har begrenset regulering av vannbalansen på grunn av en genmutasjon. Denne mutasjonen svekker spesifikke signalveier i tørkestressresponsen. Resultatene viser at planter med genetisk defekt tørker ut raskere fordi de ikke effektivt kan tilpasse stomatalåpningen til vannforsyningen. Slik kunnskap kan være avgjørende for å identifisere mer motstandsdyktige plantevekster til utfordringene med klimaendringer.

I tillegg streber forskerne etter en mer bærbar og kostnadseffektiv implementering av denne måleteknologien for å gi andre laboratorier tilgang til denne innovative teknologien. Professor Dr. Martin Koch underviser i fysikk og leder arbeidsgruppen for halvlederfotonikk ved Universitetet i Marburg. Disse fremskrittene kan være viktige ikke bare for landbruksøkonomien, men også for andre områder hvor effektiv vannforvaltning er nødvendig.

Bruksområder i landbruket og utover

Klimaendringer forårsaker langvarig tørke i mange regioner, og tvinger bøndene til å spare vann. Intelligente vanningsanlegg som er skreddersydd for plantenes faktiske behov kan her være en løsning. Dagens metoder for å analysere vannstatus er ofte invasive og skadelige for planter. Terahertz-spektroskopi er derimot ikke-invasiv og gir den fordelen at plantens ytre utseende, i likhet med grannålene som er undersøkt, forblir uendret, selv om de har vært utsatt for tørkestress i flere uker.

Terahertz-teknologi, som også har potensiale innen industri og medisin, for eksempel innen kreftdiagnostikk, muliggjør automatisert og mer presis fenotyping av planter. Det planlagte bærbare systemet for å analysere planter i feltet kan revolusjonere vanningshåndteringen. De German Plant Phenotyping Network (DPPN) og dets europeiske motstykke EPPN jobber allerede med å utvikle ikke-invasive metoder med høy gjennomstrømning for planteforskning, noe som ytterligere understreker viktigheten av denne teknologien.