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纳米级传感器测量树叶中难以捉摸的水位

叶片水分调节对植物的健康至关重要,影响植物的生长和产量、病害易感性和抗旱性。

一项新技术使用纳米级传感器和光纤来测量叶子表面内部的水分状况,植物中的水分在这里得到最积极的管理。

这为促进对基础植物生物学的理解提供了一种微创研究工具。这可能会导致培育出更多的抗旱作物。

该技术最终可以作为一种农艺工具,用于实时测量农作物的水分状况。

该技术涉及注射由称为 AquaDust 的柔软合成水凝胶形成的纳米颗粒,用于测量叶子的水势。水凝胶占据叶肉细胞间的间隙空间,根据叶片的水分利用率,具有吸水性、膨胀性和收缩性。

AquaDust 含有染料,其相互作用使其能够根据染料分子彼此之间的接近程度发出不同波长的荧光。通过使用光纤,研究人员可以发出光并返回光谱,从而测量叶片内部的水势。

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在这项研究中,研究人员沿着几米长的玉米叶子在多个地方注入了 AquaDust,然后测量了沿着叶子长度和穿过叶肉的水梯度。这些测量结果使他们能够建立组织对水分胁迫的反应模型,并准确预测现场观察到的动态。

这项技术可能在作物研究、生产农业和制造业中具有商业应用,但目前研究人员的重点是测量植物水分管理的局部生理学。

作为一种研究工具,它可以让植物生物学家更好地了解极端的水分胁迫,从而培育出更节水的作物。


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