Ученые разработали метод раннего обнаружения обезвоживания у растений

Исследователи из Сингапурско-Массачусетского альянса по исследованиям и технологиям (SMART) создали первые в мире сенсоры на основе Ковалентных Органических Каркасов (COF), интегрированные в микронити из фиброина шелка (SF). Эти сенсоры позволяют проводить in-planta детекцию изменений физиологического pH — индикатора стресса от засухи.

Ключевые достижения технологии:

• Раннее предупреждение: Способность обнаруживать снижение кислотности в тканях ксилемы растения за до 48 часов до традиционных методов.
• Минимальная инвазивность: Прозрачность нитей SF и пленки COF позволяет проводить in-vivo 3D-картирование уровней pH с помощью обычной камеры смартфона.
• Простота использования: Сенсоры легко крепятся к растению и считываются простыми приборами.

Принцип работы: COF — это сети органических полимеров, образующие кристаллоподобные структуры, которые меняют цвет в зависимости от уровня pH. При стрессе от засухи pH в тканях растения повышается. Покрытые COF-пленкой нити SF при этом меняют цвет с темно-красного на красный, сигнализируя о необходимости вмешательства.

Значение: Засуха — серьезный фактор стресса, снижающий урожайность. Новая технология дает фермерам и исследователям инструмент для своевременного обнаружения и управления стрессом до необратимой потери урожая, что критически важно в условиях изменения климата и необходимости повышения продовольственной безопасности.

«COF-шелковые сенсоры — пример новых инструментов, необходимых для повышения точности сельского хозяйства в мире, стремящемся к глобальной продовольственной безопасности», — отметил профессор Бенедетто Марелли, соавтор исследования.

Исследование, опубликованное в Nature Communications, закладывает основу для будущего развития томографического химического картирования растений. Ученые DiSTAP планируют расширить технологию для детекции широкого спектра биологически значимых аналитов, таких как гормоны и метаболиты растений.