Со смартфоном на грядке: наносенсоры в листьях предупредят о стрессе растений

За последние десятилетия генетики и биотехнологи сделали массу открытий, которые помогли увеличить урожайность сельскохозяйственных растений. Многие не знают, но вдоволь кушать было можно далеко не всегда и очень не всем. Но теперь на помощь растениеводам приходят достижения в сфере нанотехнологий и электроники: они предоставляют возможность отслеживать здоровье растений на индивидуальном уровне.

Группа инженеров Массачусетского технологического института (MIT) вместе с коллегами из Сингапура при содействии ряда сингапурских фондов (включая A*STAR) и Министерства энергетики США разработали нанодатчики для отслеживания уровня стресса растений и определения его причин.

Нанодатчики представляют собой встроенные в листья растений массивы из углеродных трубок. При обнаружении сигналов от растений о той или иной стрессовой ситуации датчики начинают испускать инфракрасный свет. Это излучение можно зафиксировать простейшими приборами, например, смартфоном с инфракрасной камерой. Последующий анализ излучения и картина его распространения по растению подскажет, что именно угнетает растение и как ему можно помочь.

Датчики в листьях реагируют на перекись водорода. В своё время выяснилось, что в стрессовых ситуациях, от жары, нанесённых ранений, недостатка воды, болезней и даже атаки вредителей, в клетках тканей растений начинает интенсивно вырабатываться перекись водорода. Более того, сигнал о стрессе распространяется волной по клеточной структуре растения с помощью той же перекиси водорода, запуская выработку не только этого вещества, но и других веществ, призванных противостоять возникшей беде.

По словам разработчиков, данные о распространении волны «антистресса» и параметры этой волны индивидуальны для каждого вида растений. Главное, что они поддаются расшифровке вплоть до определения того, что именно угнетает растение. Подобные знания помогут максимально увеличить урожайность и даже трансформировать некоторые виды стресса, например, недостаток освещения, в наращивание плодовой, а не растительной массы.