Новая технология, разработанная исследователями из Корнельского университета, использует наноразмерные датчики и волоконную оптику для измерения состояния воды прямо на поверхности листа, где наиболее активно регулируется вода в растениях. Этот инструмент поможет следить за здоровьем растений выращивать более засухоустойчивые культуры.

В будущем технология может быть адаптирована для измерения состояния воды в сельскохозяйственных культурах в режиме реального времени, сообщает пресс-служба Корнельского университета. Подробно технология описана в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

За пределами транспортных тканей листьев – клеток ксилемы (жилок) – находится внутренняя зона, называемая мезофиллом, где происходит большая часть фотосинтеза растений. Биологи подозревают, что отсюда посылаются сигналы остальной части растения для управления водой. Кроме того, на поверхности листьев и стеблей поры, называемые устьицами, открываются и закрываются, чтобы контролировать скорость обмена газов, в основном водяного пара и углекислого газа.

В переделах этой микроскопической зоны и работает новая технология. В лист растения вводятся наночастицы из мягкого синтетического гидрогеля AquaDust, который помогает измерить водный потенциал листа. Гидрогель занимается межклеточные промежутки в мезофилле, поглощает влагу и набухает – настолько, насколько содержится воды в листе. AquaDust содержит красители, взаимодействие которых позволяет ему флуоресцировать на разных длинах волн в зависимости от того, насколько сильно сближаются молекулы красителя. Используя волоконную оптику, исследователи могут направить свет и вернуть спектр, по которому и можно определить потенциал воды внутри листа.

В ходе исследования ученые вводили AquaDust в несколько точек вдоль метровых листьев кукурузы, а затем измеряли градиенты воды как по длине листьев, так и через мезофилл.