Capteurs nanométriques fournissent des relevés précis en temps réel du niveau d'eau des 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 la fibre optique pour mesurer l'état de l'eau juste à l'intérieur de la surface d'une feuille, où l'eau dans les plantes est gérée le plus activement.

Cela fournit un outil de recherche minimalement invasif pour faire progresser la compréhension de la biologie végétale de base. Cela pourrait conduire à l'élevage de cultures plus résistantes à la sécheresse.

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

La technique consiste à injecter des nanoparticules formées d'un hydrogel synthétique souple, appelé AquaDust, pour mesurer le potentiel hydrique d'une feuille. L'hydrogel, qui occupe les espaces interstitiels entre les cellules dans le mésophylle, est absorbant d'eau, gonflant et se rétractant en fonction de la disponibilité de l'eau dans la feuille.

L'AquaDust contient des colorants dont les interactions lui permettent de fluorescer à différentes longueurs d'onde selon la proximité des molécules de colorant. En utilisant la fibre optique, les chercheurs peuvent faire briller une lumière et obtenir un spectre en retour, ce 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 longues de plusieurs mètres, puis ont mesuré les gradients d'eau le long de la longueur des feuilles et à travers le mésophylle. Ces mesures leur ont permis de développer un modèle de la réponse des tissus 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, l'accent des chercheurs est mis sur les mesures de la physiologie très locale de la gestion de l'eau dans les plantes.

En tant qu'outil de recherche, elle permet aux biologistes des plantes de mieux comprendre les extrêmes du stress hydrique, ce qui pourrait conduire à l'élevage de cultures plus efficaces en eau.