Sensores Nanoscópicos Proporcionan Lecturas Precisas en Tiempo Real del Nivel de Agua en Hojas

La regulación del agua en hojas es vital para la salud de una planta, afectando su crecimiento y rendimiento, susceptibilidad a enfermedades y resistencia a la sequía.

Una nueva tecnología usa sensores nanoscópicos y fibra óptica para medir el estado hídrico justo dentro de la superficie de una hoja, donde el agua en las plantas se gestiona más activamente.

Esto proporciona una herramienta de investigación mínimamente invasiva para avanzar en la comprensión de la biología vegetal básica. Podría conducir a la cría de cultivos más resistentes a la sequía.

La tecnología podría eventualmente adaptarse como herramienta agronómica para medir el estado hídrico en cultivos en tiempo real.

La técnica implica inyectar nanopartículas formadas por un hidrogel sintético suave, llamado AquaDust, para medir el potencial hídrico de una hoja. El hidrogel, que ocupa los espacios intersticiales entre células en el mesófilo, es absorbente de agua, hinchándose y encogiéndose según la disponibilidad de agua en la hoja.

El AquaDust contiene colorantes cuyas interacciones le permiten fluorescer a diferentes longitudes de onda dependiendo de qué tan cerca estén las moléculas de colorante entre sí. Al usar fibra óptica, los investigadores pueden iluminar y obtener un espectro de vuelta, lo que proporciona una medida del potencial hídrico dentro de la hoja.

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En el estudio, los investigadores inyectaron AquaDust en múltiples lugares a lo largo de hojas de maíz de metros de largo y luego midieron los gradientes de agua tanto a lo largo de la longitud de las hojas como a través del mesófilo. Estas mediciones les permitieron desarrollar un modelo de la respuesta del tejido al estrés hídrico y predecir con precisión la dinámica observada en el campo.

Esta tecnología puede tener aplicaciones comerciales para investigación de cultivos, agricultura de producción e industrias manufactureras, pero por ahora el foco de los investigadores está en las mediciones de la fisiología muy local de la gestión del agua en plantas.

Como herramienta de investigación, permite a los biólogos vegetales entender mejor los extremos de estrés hídrico, lo que podría conducir a la cría de cultivos más eficientes en agua.