Sensores Nanométricos Fornecem Leituras Precisas e em Tempo Real do Nível de Água nas Folhas

Regulação de 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 óptica para medir status hídrico logo dentro da superfície de uma folha, onde a água nas plantas é mais ativamente gerenciada.

Isso fornece uma ferramenta de pesquisa minimamente invasiva para avançar o entendimento da biologia básica de plantas. Poderia levar ao desenvolvimento de culturas mais resistentes à seca.

A tecnologia poderia eventualmente ser adaptada como ferramenta agronômica para medir status hídrico em culturas em tempo real.

A técnica envolve injetar nanopartículas formadas de um hidrogel sintético macio, chamado AquaDust, para medir o potencial hídrico de uma folha. O hidrogel, que ocupa os espaços intersticiais entre 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 fluoresça em diferentes comprimentos de onda dependendo de quão próximas as moléculas de corante estão umas das outras. Usando fibra óptica, os pesquisadores podem iluminar uma luz e obter um espectro de volta, o que fornece uma medição do potencial hídrico dentro da folha.

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No estudo, os pesquisadores injetaram o AquaDust em múltiplos locais ao longo de folhas de milho de metros de comprimento e então mediram os gradientes de água tanto ao longo do comprimento das folhas quanto através do mesofilo. Essas medições permitiram que desenvolvessem um modelo da resposta do tecido ao estresse hídrico e previssem com precisão a dinâmica observada no campo.

Esta tecnologia pode ter aplicações comerciais para pesquisa de culturas, agricultura de produção e indústrias de manufatura, mas por enquanto o foco dos pesquisadores está nas medições da fisiologia muito local de gerenciamento de água em plantas.

Como ferramenta de pesquisa, permite que biólogos de plantas entendam melhor extremos de estresse hídrico, o que poderia levar ao desenvolvimento de culturas mais eficientes no uso de água.