p A regulação da água nas folhas é vital para a saúde de uma planta, afetando seu crescimento e rendimento, susceptibilidade a doenças e resistência à seca. p Uma tecnologia inovadora desenvolvida por pesquisadores da Cornell University usa sensores em nanoescala e fibra óptica para medir o estado da água dentro da superfície de uma folha, onde a água nas plantas é mais ativamente administrada.

p O feito de engenharia fornece uma ferramenta de pesquisa minimamente invasiva que irá avançar muito no entendimento da biologia vegetal básica, e abre a porta para a criação de safras mais resistentes à seca. A tecnologia poderia eventualmente ser adaptada para uso como uma ferramenta agronômica para medir o estado da água nas lavouras em tempo real.

p O estudo em plantas de milho, "Um método minimamente perturbador para medir o potencial da água na planta usando nanoreportadores de hidrogel, "publicado em 1º de junho no Proceedings of the National Academy of Sciences .

p "Um dos objetivos é ter ferramentas que permitam que a biologia interna se expresse para o mundo de uma forma que possa ser capturada e digitalizada, "disse o autor sênior Abraham Stroock, professor na Smith School of Chemical and Biomolecular Engineering na College of Engineering.

p "As técnicas atuais para medições de potencial hídrico requerem amostragem destrutiva de folhas ou perturbação da função foliar, "disse o co-primeiro autor Piyush Jain, doutoranda em engenharia mecânica. O novo método, ele disse, "fornece medições minimamente perturbadoras e espacialmente e temporalmente resolvidas do potencial da água em folhas de plantas intactas."

p Fora dos tecidos de transporte das folhas, chamado xilema (as veias), encontra-se uma zona interior chamada mesofilo, onde ocorre a maior parte da fotossíntese e do estresse hídrico da planta. Os biólogos suspeitam que os sinais são enviados daqui para o resto da planta para o gerenciamento da água. Também, nas superfícies das folhas e caules, poros chamados estômatos abertos e fechados para controlar a taxa de troca de gases, principalmente vapor de água e dióxido de carbono.

p A nova tecnologia atua nesta zona microscópica.

p "Agora estamos sentindo água bem naquele terminal, "Stroock disse." Nós mostramos que, obtendo uma medição localizada, podemos dissecar a dinâmica da água nos tecidos, "de formas minimamente invasivas, ele disse.

p A técnica envolve a injeção de uma nanopartícula formada por um hidrogel sintético macio, chamado AquaDust, para medir o potencial hídrico de uma folha. O hidrogel, que ocupa os espaços intersticiais entre as células do mesofilo, é absorvente de água, inchaço e encolhimento com base na disponibilidade de água na folha.

p O AquaDust contém corantes cujas interações permitem a fluorescência em diferentes comprimentos de onda, dependendo da proximidade das moléculas de corante umas das outras. Usando fibra óptica, os pesquisadores podem acender uma luz e obter um espectro de volta, que fornece uma medida do potencial da água no interior da folha.

p No estudo, os pesquisadores injetaram o AquaDust em vários lugares ao longo de folhas de milho com metros de comprimento e mediram os gradientes de água ao longo do comprimento das folhas e através do mesofilo. Essas medições permitiram desenvolver um modelo da resposta do tecido ao estresse hídrico e prever com precisão a dinâmica observada em campo.

p Esta tecnologia pode ter aplicações comerciais para pesquisa de culturas, agricultura de produção, e indústrias de manufatura, mas, por enquanto, o foco dos pesquisadores está nas medições inestimáveis ​​da fisiologia local do manejo da água nas plantas. Como ferramenta de pesquisa, permite que os biólogos vegetais entendam melhor os extremos do estresse hídrico, o que poderia levar à criação de safras mais eficientes em termos de água.