МОСКВА, 19 марта. /ТАСС/. Физики и биохимики из США разработали гибкий наносенсор, который можно встраивать в листья растений для непрерывных наблюдений за переменами в уровне клеточного стресса, который испытывают различные представители флоры на фермах или на природе. Об этом сообщила пресс-служба Американского химического общества (ACS).
"Наш прибор позволяет получать данные об уровне стресса менее чем за минуту, и на получение подобных сведений тратится меньше одного доллара. Это позволяет фермерам вести наблюдения за состоянием их урожая в режиме реального времени для оценки того, как на растения влияют болезни и другие стрессовые факторы", - пояснил профессор Университета штата Айова (США) Дун Лян, чьи слова приводит пресс-служба ACS.
Как объясняют исследователи, неблагоприятные факторы среды, в том числе засухи, нашествия вредителей или нехватка нутриентов, заставляют растения испытывать клеточный стресс. Его активация особым образом меняет круговорот питательных веществ и работу внутриклеточных систем, что позволяет растениям выживать в неблагоприятных условиях, но при этом замедляет их рост и негативно сказывается на урожайности.
При запуске стрессовой реакции листья растений начинают активно выделять в окружающую среду молекулы перекиси водорода, что в теории позволяет выявлять стресс по всплескам концентрации данного вещества. В прошлом проведение подобных замеров осложнялось тем, что порождаемые перекисью водорода и хлорофиллом сигналы очень похожи, что не позволяло их отделять друг от друга при замерах вне стен лабораторий.
Ученые обошли эту проблему при помощи созданного ими наносенсора, который напрямую крепится к поверхности листьев растений при помощи набора из пластиковых микроигл. Сам датчик клеточного стресса представляет собой гидрогель из биополимера хитозана, заполненный частицами оксида графена. К их поверхности прикреплены молекулы фермента HRP, который использует молекулы перекиси водорода для окисления разных органических веществ.
Взаимодействия между данным ферментом и перекисью водорода значительно влияют на электропроводность гидрогеля, что позволяет очень быстро, буквально за одну минуту, выявлять перемены в уровне стресса в клетках листьев растений. Это позволит фермерам отслеживать неблагоприятные изменения в жизнедеятельности растений в режиме реального времени и максимально оперативно реагировать на них, подытожили исследователи.