Los sensores aplicados a las hojas de plantas advierten sobre la escasez de agua

¿Olvidaste regar esa planta en tu escritorio otra vez? Pronto podrá enviar un SOS.

Los ingenieros de MIT han creado sensores que pueden imprimirse en las hojas de las plantas y revelar cuándo las plantas están experimentando escasez de agua. Este tipo de tecnología no solo podría salvar las plantas de interior abandonadas, sino también, lo que es más importante, proporcionar a los agricultores una advertencia temprana cuando sus cosechas están en peligro, dice Michael Strano, profesor de Ingeniería Química de Carbon P. Dubbs en el MIT y autor principal del nuevo estudio. .

“Este parece ser el primer indicador de la sequía que tenemos para las aplicaciones agrícolas”, dice Strano. “Es difícil obtener esta información de otra manera. Puedes poner sensores en el suelo, o puedes hacer imágenes satelitales y mapear, pero nunca sabes qué es lo que una planta en particular está detectando como el potencial hídrico”.

Strano ya comenzó a trabajar con un gran productor agrícola para desarrollar estos sensores para su uso en cultivos, y cree que la tecnología también podría ser útil para los jardineros y los agricultores urbanos. También puede ayudar a los investigadores a desarrollar nuevas formas de diseñar plantas resistentes a la sequía, dice.

Volodymyr Koman, postdoctoral del MIT, es el autor principal del artículo, que aparece en la edición en línea del 8 de noviembre de la revista Lab on a Chip.

Sensores imprimibles

Cuando el suelo se seca, las plantas ralentizan su crecimiento, reducen la actividad fotosintética y sufren daños en sus tejidos. Algunas plantas comienzan a marchitarse, pero otras no muestran signos visibles de problemas hasta que ya hayan experimentado un daño significativo.

El nuevo sensor MIT aprovecha los estomas de las plantas: pequeños poros en la superficie de una hoja que permiten que el agua se evapore. A medida que el agua se evapora de la hoja, la presión del agua en la planta cae, lo que le permite extraer agua del suelo a través de un proceso llamado transpiración.

Los biólogos de plantas saben que los estomas se abren cuando se exponen a la luz y se cierran en la oscuridad, pero la dinámica de esta apertura y cierre ha sido poco estudiada porque no ha habido una buena forma de medirlos directamente en tiempo real.

“La gente ya sabía que los estomas responden a la luz, a la concentración de dióxido de carbono, a la sequía, pero ahora hemos sido capaces de controlarlo continuamente”, dice Koman. “Los métodos anteriores no pudieron producir este tipo de información”.

Para crear su sensor, los investigadores del MIT utilizaron una tinta hecha de nanotubos de carbono (pequeños tubos huecos de carbono que conducen la electricidad) disueltos en un compuesto orgánico llamado dodecil sulfato de sodio, que no daña los estomas. Esta tinta se puede imprimir a través de un poro para crear un circuito electrónico. Cuando el poro está cerrado, el circuito está intacto y la corriente puede medirse conectando el circuito a un dispositivo llamado multímetro. Cuando el poro se abre, el circuito se rompe y la corriente deja de fluir, lo que permite a los investigadores medir, con mucha precisión, cuando un solo poro está abierto o cerrado.

Al medir esta apertura y el cierre durante unos días, en condiciones normales y secas, los investigadores descubrieron que pueden detectar, en el plazo de dos días, cuando una planta experimenta estrés hídrico. Descubrieron que los estomas tardan aproximadamente siete minutos en abrirse después de la exposición a la luz y 53 minutos en cerrarse cuando cae la noche, pero estas respuestas cambian durante las condiciones de sequía. Cuando las plantas carecen de agua, los investigadores descubrieron que los estomas tardan un promedio de 25 minutos en abrirse, mientras que la cantidad de tiempo para que los estomas se cierren caiga a 45 minutos.

Alerta de sequía

Para este estudio, los investigadores probaron los sensores en una planta llamada lirio de la paz, que eligieron en parte porque tiene grandes estomas. Para aplicar la tinta a las hojas, los investigadores crearon un molde de impresión con un canal de microfluidos. Cuando el molde se coloca sobre una hoja, la tinta que fluye a través del canal se deposita sobre la superficie de la hoja.

El equipo del MIT ahora está trabajando en una nueva forma de aplicar los circuitos electrónicos simplemente colocando una pegatina en la superficie de la hoja. Además de los productores agrícolas a gran escala, los jardineros y los agricultores urbanos podrían estar interesados ​​en tal dispositivo, proponen los investigadores.

“Podría tener grandes implicaciones para la agricultura, especialmente con el cambio climático, donde habrá escasez de agua y cambios en las temperaturas ambientales”, dice Koman.

En un trabajo relacionado, el laboratorio de Strano está explorando la posibilidad de crear matrices de estos sensores que podrían usarse para detectar luz y capturar imágenes, al igual que una cámara.

FUENTE

Comentario

  1. Manuel Higuera Sánchez

    Me parece de suma importancia la información que nos están compartiendo sobre todo, para todos aquellos técnicos, Extensionistas agronómos y toda persona que se dedique a la agricultura y demás quehavbceres del campo Felicidades y muchas gracias..

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