Физики и биохимики из США разработали гибкий наносенсор, который можно встраивать в листья растений для непрерывных наблюдений за переменами в уровне клеточного стресса, который испытывают различные представители флоры на фермах или на природе.
«Наш прибор позволяет получать данные об уровне стресса менее чем за минуту, и на получение подобных сведений тратится меньше одного доллара. Это позволяет фермерам вести наблюдения за состоянием их урожая в режиме реального времени для оценки того, как на растения влияют болезни и другие стрессовые факторы», – пояснил профессор Университета штата Айова (США) Дун Лян.
Как объясняют исследователи, неблагоприятные факторы среды, в том числе засухи, нашествия вредителей или нехватка нутриентов, заставляют растения испытывать клеточный стресс. Его активация особым образом меняет круговорот питательных веществ и работу внутриклеточных систем, что позволяет растениям выживать в неблагоприятных условиях, но при этом замедляет их рост и негативно сказывается на урожайности.
Когда растение испытывает стресс, его листья начинают активно выделять молекулы перекиси водорода в окружающую среду. В теории это позволяет определить стресс по увеличению концентрации этого вещества. Раньше такие измерения были затруднены, потому что сигналы, создаваемые перекисью водорода и хлорофиллом, очень похожи. Это не позволяло их разделять при измерениях вне лаборатории.
Ученые решили эту проблему, создав наносенсор, который крепится к поверхности листьев растений с помощью набора пластиковых микроигл. Датчик клеточного стресса представляет собой гидрогель из биополимера хитозана, заполненный частицами оксида графена. К поверхности частиц прикреплены молекулы фермента HRP, который использует молекулы перекиси водорода для окисления различных органических веществ.
Взаимодействие между ферментом и перекисью водорода значительно влияет на электропроводность гидрогеля. Это позволяет очень быстро, буквально за минуту, определять изменения уровня стресса в клетках листьев растений.
Исследователи отметили, что это позволит фермерам отслеживать неблагоприятные изменения в жизни растений в режиме реального времени и оперативно реагировать на них.
Источник: ТАСС
распечатать статью