Если вы хотите узнать, сколько воды потребляет растение, одно из лучших мест для поиска - это его листья. Новый материал, известный как AquaDust, может помочь ученым сделать это без вреда для растений.
Листья содержат сосуды, похожие на прожилки, называемые ксилемой, по которым вода транспортируется вверх от корней растений. Эта вода, в свою очередь, рассеивается в листовом материале между ксилемой, известном как мезофилл. Именно в этой области происходит большая часть фотосинтеза растений, и где недостаток воды может вызвать наибольший стресс. По этой причине ученые считают, что сигналы, производимые мезофиллом, в основном отвечают за управление поглощением и распределением воды растением.
Раньше основные методы измерения водного потенциала материала включали либо отрыв листьев для анализа, либо изменение способа их функционирования. Эти методы не только несколько трудозатратны, но и, подвергая растение стрессу, могут исказить данные.
В поисках более простой и точной альтернативы ученые из Корнельского университета Нью-Йорка разработали AquaDust. Он состоит из наночастиц мягкого синтетического гидрогелевого красителя, которые вводятся в мезофилл живого листа. Эти частицы оказываются в промежутках между клетками мезофилла, где они поглощают воду. Чем больше они впитывают, тем больше они набухают и тем меньше становятся промежутки между ними.
Когда впоследствии для освещения мезофилла используется оптоволоконный зонд, молекулы красителя гидрогеля реагируют флуоресценцией. Однако важно то, что длина волны, на которой они флуоресцируют, зависит от того, насколько они близки друг к другу. Следовательно, измеряя эту длину волны, можно узнать, насколько набухли частицы геля и, следовательно, сколько воды доступно в мезофилле.
Флуоресцентные красители в листьях этого растения кукурузы показывают клеточные стенки эпидермиса (синие), хлоропласты (зеленые) и нанорепортеры гидрогеля (AquaDust), которые показывают водный потенциал (красный). Фото: Piyush Jain
Эта технология уже использовалась для точного измерения градиента воды в различных местах по длине метровых листьев кукурузы. Есть надежда, что после коммерциализации AquaDust сможет использоваться как исследователями сельскохозяйственных культур, так и фермерами.
Статья об исследовании была недавно опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Источник: New Atlas / Cornell University
