Помощь табачным растениям экономить воду
Исследования группы «Электронные растения» в Лаборатории органической электроники идут по двум направлениям. Первое — интеграция электронных схем в растения (например, розы) для хранения энергии. Второе — использование биоэлектронных устройств для влияния на функции растений, например, для повышения их устойчивости к стрессу.
«Мы можем имплантировать электронные устройства в растения, не повреждая их. Это новое поле исследований, но мы уже начинаем влиять на физиологию растений и надеемся, что это станет эффективным инструментом для изучения их функций и найдет применение в сельском и лесном хозяйстве», — говорит руководитель группы Элени Ставриниду.
Учёные Ивана Бернацка-Войцик и Мириам Уэрта смогли электронным способом доставить в табачное растение распространённый гормон стресса — абсцизовую кислоту (ABA). Растение обычно выделяет этот гормон при стрессе, например, во время засухи. Раствор гормона иногда распыляют на растения в магазинах, чтобы они дольше оставались свежими.
Исследователи показали, что после доставки гормон распространился по тканям листа, и устьица на его поверхности закрылись, чтобы предотвратить потерю воды. Растение должно оптимизировать открытие и закрытие устьиц, так как при открытии происходит фотосинтез, но одновременно теряется вода.
«Используя новое поколение ионного насоса в виде капилляра толщиной с волос, мы смогли доставить молекулы ABA в листья табака, не повреждая растение. Если влага остаётся в растении, оно становится более устойчивым, например, к засухе», — объясняет Элени Ставриниду.
Отсутствие повреждений листа и растения — ключевая часть успеха, поскольку растения не восстанавливают повреждённые ткани, как животные, а сбрасывают повреждённый лист или ветвь.
Крошечный ионный насос был разработан несколько лет назад в Лаборатории органической электроники. Он состоит из электрода из проводящего полимера внутри небольшого резервуара, соединённого с каналом на основе полимерного электролита. Ионы направляются через тонкий канал точно в нужное место — внутрь корневого волоска или жилки листа. В данном случае резервуар был заполнен ABA. При подаче напряжения на электроды заряженное вещество транспортируется из канала в ткань. Скорость доставки вещества прямо пропорциональна силе тока. Насос выпускает только активное вещество, без обратного потока.
«Мы можем дать растению точную необходимую дозу с высокой точностью», — говорит Ивана Бернацка-Войцик.