Detección de estrés en plantas gracias a nanosensores en sus hojas

Detección de estrés en plantas gracias a nanosensores en sus hojas

Sensores de carbono instalados en plantas, permiten captar señales de estrés en tiempo real según el nivel de peróxido de hidrógeno producido como mecanismo natural de defensa

 

APUNTES – 29.04.2020
Ingenieros del MIT (Instituto de Tecnología de Massachusetts) han desarrollado una forma de rastrear de cerca cómo las plantas responden a diferentes tipos de estrés como lesiones, infecciones y daños leves, utilizando sensores hechos de nanotubos de carbono; éstos, se incrustan en las hojas de las plantas, donde informan sobre las ondas de señalización de peróxido de hidrógeno.

Cámara infrarroja conectada a un mini ordenador
La fluorescencia del infrarrojo cercano producida por los sensores se puede capturar mediante una pequeña cámara infrarroja conectada a una Raspberry Pi, un mini ordenador similar al de un teléfono inteligente.
Las aplicaciones para esta tecnología incluyen la detección de diferentes especies de plantas por su capacidad de resistir daños mecánicos, luz, calor y otras formas de estrés, como también la respuesta de distintas especies a los patógenos, como las bacterias que causan el enverdecimiento de los cítricos y el hongo que causa la roya del café.

Los sensores distinguen entre diferentes tipos de estrés
Las plantas producen peróxido de hidrógeno de manera natural para comunicarse entre sus hojas, compuesto que bajo formulación química también se utiliza en el control de hongos en algunas plantas. La comunicación interna de la planta inicia con el envío de una señal de socorro que estimula las células a producir compuestos que les ayudarán a reparar el daño o ahuyentar a los depredadores como los insectos. Los nuevos sensores pueden usar estas señales de peróxido de hidrógeno para distinguir entre diferentes tipos de estrés así como entre diferentes especies de plantas.

“Las plantas tienen una forma muy sofisticada de comunicación interna, que ahora podemos observar por primera vez. Eso significa que, en tiempo real, podemos ver la respuesta de una planta viva, comunicando el tipo específico de estrés que está experimentando “, dice Michael Strano, profesor de Ingeniería Química en el (MIT).

Nuevas estrategias para mejorar el rendimiento de los cultivos
Este tipo de sensor podría usarse para profundizar estudios de cómo las plantas responden a diferentes tipos de estrés, como por ejemplo el reciente descubrimiento del mecanismo de defensa vegetal ante excesos de luz solar, o la investigación de cuales serían las plantas mas tolerantes a la sequía para asegurar la alimentación del futuro,  lo que podría ayudar a los científicos agrícolas a desarrollar nuevas estrategias para mejorar el rendimiento de los cultivos. Si bien los investigadores demostraron su enfoque en ocho especies de plantas diferentes, creen que podría funcionar en muchas más.

Los investigadores probaron plantas de fresa, espinacas, rúcula, lechuga, berros y acedera, y descubrieron que diferentes especies parecen producir diferentes formas de onda, lo cual sería la identidad propia y distintiva de cada especie al mapear la concentración de peróxido de hidrógeno a lo largo del tiempo. Ellos plantean la hipótesis de que la respuesta de cada planta está relacionada con su capacidad para contrarrestar el daño. Además, cada especie también parece responder de manera diferente a los distintos tipos de estrés, incluidas las lesiones mecánicas, las infecciones y el daño por calor o luz.  Actualmente interesa conocer la respuesta al riego deficitario de especies y variedades en hortofruticultura.
“Esta forma de onda contiene mucha información para cada especie, y aún más emocionante es que el tipo de estrés en una planta determinada está codificado en esta forma de onda”, dice Strano.

Fuente: MIT News

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