Sensores em nanoescala medem níveis de água indescritíveis nas folhas

A regulação da água nas folhas é vital para a saúde de uma planta, afetando seu crescimento e rendimento, suscetibilidade a doenças e resistência à seca.

Uma nova tecnologia usa sensores em nanoescala e fibra ótica para medir o estado da água dentro da superfície de uma folha, onde a água nas plantas é gerenciada mais ativamente.

Isso fornece uma ferramenta de pesquisa minimamente invasiva para avançar na compreensão da biologia vegetal básica. Isso poderia levar à criação de culturas mais resistentes à seca.

A tecnologia poderá eventualmente ser adaptada como uma ferramenta agronômica para medir o estado da água nas lavouras em tempo real.

A técnica envolve a injeção de nanopartículas formadas por um hidrogel sintético macio, chamado AquaDust, para medir o potencial hídrico de uma folha. O hidrogel, que ocupa os espaços intersticiais entre as células no mesofilo, é absorvente de água, inchando e encolhendo com base na disponibilidade de água na folha.

O AquaDust contém corantes cujas interações permitem que ele fluoresça em diferentes comprimentos de onda, dependendo da proximidade das moléculas do corante. Usando fibra ótica, os pesquisadores podem acender uma luz e obter um espectro de volta, que fornece uma medida do potencial da água dentro da folha.

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No estudo, os pesquisadores injetaram o AquaDust em vários lugares ao longo de folhas de milho de metros de comprimento e, em seguida, mediram os gradientes de água ao longo do comprimento das folhas e através do mesofilo. Essas medições permitiram desenvolver um modelo da resposta do tecido ao estresse hídrico e prever com precisão a dinâmica observada no campo.

Essa tecnologia pode ter aplicações comerciais para pesquisa de cultivos, agricultura de produção e indústrias de manufatura, mas por enquanto o foco dos pesquisadores está nas medições da fisiologia local do manejo da água nas plantas.

Como ferramenta de pesquisa, permite que os biólogos de plantas entendam melhor os extremos de estresse hídrico, o que pode levar à criação de culturas mais eficientes em termos de água.