Des capteurs à l'échelle nanométrique mesurent des niveaux d'eau insaisissables dans les feuilles

La régulation de l'eau dans les feuilles est vitale pour la santé d'une plante, affectant sa croissance et son rendement, sa sensibilité aux maladies et sa résistance à la sécheresse.

Une nouvelle technologie utilise des capteurs à l'échelle nanométrique et des fibres optiques pour mesurer l'état de l'eau juste à l'intérieur de la surface d'une feuille, là où l'eau des plantes est gérée le plus activement.

Cela fournit un outil de recherche peu invasif pour faire progresser la compréhension de la biologie végétale de base. Cela pourrait conduire à la sélection de cultures plus résistantes à la sécheresse.

La technologie pourrait éventuellement être adaptée en tant qu'outil agronomique pour mesurer en temps réel l'état de l'eau dans les cultures.

La technique consiste à injecter des nanoparticules formées d'un hydrogel synthétique doux, appelé AquaDust, pour mesurer le potentiel hydrique d'une feuille. L'hydrogel, qui occupe les espaces interstitiels entre les cellules du mésophylle, absorbe l'eau, gonfle et rétrécit en fonction de la disponibilité de l'eau dans la feuille.

L'AquaDust contient des colorants dont les interactions lui permettent de devenir fluorescentes à différentes longueurs d'onde en fonction de la proximité des molécules de colorant les unes par rapport aux autres. En utilisant la fibre optique, les chercheurs peuvent faire briller une lumière et récupérer un spectre, qui fournit une mesure du potentiel hydrique à l'intérieur de la feuille.

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Dans l'étude, les chercheurs ont injecté l'AquaDust à plusieurs endroits le long de feuilles de maïs de plusieurs mètres de long, puis ont mesuré les gradients d'eau à la fois le long des feuilles et à travers le mésophylle. Ces mesures leur ont permis de développer un modèle de la réponse tissulaire au stress hydrique et de prédire avec précision la dynamique observée sur le terrain.

Cette technologie peut avoir des applications commerciales pour la recherche sur les cultures, l'agriculture de production et les industries manufacturières, mais pour l'instant, les chercheurs se concentrent sur les mesures de la physiologie très locale de la gestion de l'eau dans les plantes.

En tant qu'outil de recherche, il permet aux biologistes des plantes de mieux comprendre les extrêmes du stress hydrique, ce qui pourrait conduire à la sélection de cultures plus économes en eau.