Pflanzenstress-Sensor Nanosensor
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Ingenieure am MIT verwenden Sensoren aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen, um genau zu beobachten, wie Pflanzen auf Stress reagieren.
Ingenieure am MIT haben eine Methode entwickelt, um mit Sensoren aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen zu beobachten, wie Pflanzen auf Stress wie Verletzungen, Infektionen und Lichtschäden reagieren. Diese Sensoren können in die Blätter der Pflanze eingebettet werden, wo sie Wasserstoffperoxid-Signalwellen melden.
Die Sensoren unterscheiden zwischen verschiedenen Arten von Stress
Pflanzen verwenden Wasserstoffperoxid, um innerhalb der Blätter zu kommunizieren und ein Notsignal zu senden, das die Blattzellen zur Produktion von Verbindungen anregt, die ihnen helfen, Schäden zu reparieren oder sich vor Fressfeinden wie Insekten zu schützen. Die neuen Sensoren können diese Wasserstoffperoxid-Signale nutzen, um zwischen verschiedenen Arten von Stress und verschiedenen Pflanzenarten zu unterscheiden.
„Pflanzen haben eine sehr ausgeklügelte Form der internen Kommunikation, die wir zum ersten Mal beobachten können. Das bedeutet, dass wir die Reaktion einer lebenden Pflanze in Echtzeit sehen und die Art des Stresses, dem sie ausgesetzt ist, mitteilen können“, sagte Michael Strano, Carbon P. Dubbs Professor für Chemieingenieurwesen am Massachusetts Institute of Technology (MIT).
Neue Strategien zur Verbesserung der Ernteerträge
Mit dieser Art von Sensoren könnte untersucht werden, wie Pflanzen auf verschiedene Stressfaktoren reagieren, was Agrarwissenschaftlern helfen könnte, neue Strategien zur Verbesserung der Ernteerträge zu entwickeln. Die Forscher haben ihren Ansatz an acht verschiedenen Pflanzenarten demonstriert und glauben, dass er bei vielen weiteren Arten funktionieren könnte.
Die Forscher versuchten es mit Erdbeeren, Spinat, Salat, Meerrettich und Sauerampfer und stellten fest, dass die verschiedenen Arten unterschiedliche Wellenformen erzeugten – die unterscheidende Form entstand durch die Abbildung der Wasserstoffperoxidkonzentrationen im Laufe der Zeit. Sie stellen die Hypothese auf, dass die Reaktion der einzelnen Pflanzen von ihrer Fähigkeit abhängt, den Schäden entgegenzuwirken. Es scheint, dass jede Art unterschiedlich auf verschiedene Arten von Stress reagiert, einschließlich mechanischer Schäden, Infektionen und Hitze- oder Lichtschäden.
„Diese Wellenform enthält eine Menge Informationen über jede Art, und was noch aufregender ist, ist, dass die Art des Stresses, der für eine bestimmte Pflanze spezifisch ist, in dieser Wellenform kodiert ist“, sagt Strano. „Wir können die Echtzeit-Reaktion einer Pflanze in fast jeder neuen Umgebung beobachten.“
Chemieingenieure am MIT haben einen Sensor entwickelt, der in Pflanzenblätter eingebettet werden kann und den Wasserstoffperoxid-Gehalt misst, der auf eine Schädigung hinweist. Dieses Signal könnte an ein Smartphone in der Nähe gesendet werden.
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