Растения в состоянии стресса вырабатывают электрические сигналы, которые можно регистрировать, чтобы вовремя выявить болезни. Современные листовые электроды пока не подходят для широкого применения. Некоторые из них препятствуют фотосинтезу, другие не обладают полной водонепроницаемостью.
Еще одно препятствие — наличие трихом — крошечных волосовидных структур, которые встречаются на листьях многих экономически важных культур, в том числе сои, томатов и баклажанов.
Чтобы решить эти проблемы, исследовательская группа из Токийского научного института (Япония) разработала новый тип прочного тонкопленочного электрода, совместимого с листьями, богатыми трихомами.
В статье, опубликованной в издании Advanced Science, описываются прозрачные нанопленочные электроды из проводящих однослойных углеродных нанотрубок, нанесенных на гибкий слой эластомера. Нанопленки толщиной всего от 70 до 320 нм чрезвычайно тонкие и могут плотно прилегать к сложным поверхностям листьев без использования клея.
Одним из ключевых открытий стало то, что электроды толщиной 70 нм могут прокалывать трихомы, прикрепляясь непосредственно к эпидермису листа и практически не повреждая волоски. Этот механизм «прокалывания трихом», характерный для нескольких видов сельскохозяйственных культур, обеспечивал стабильный электрический контакт без повреждения тканей растений и нарушения ключевых биологических процессов. Электроды также оказались очень прозрачными: они пропускали больше 80% падающего света, что позволяло фотосинтезу протекать в обычном режиме.
Испытания показали, что нанопленочные электроды могут непрерывно регистрировать биоэлектрические сигналы в течение нескольких недель. В некоторых экспериментах устройства оставались на месте и сохраняли работоспособность до 10 месяцев без видимых повреждений. Исследовательская группа также подтвердила устойчивость электродов к воздействию имитации дождя.
Электроды можно использовать для мониторинга физиологического стресса у растений. Когда электрод прикрепляли к листьям, поврежденным гербицидами, химический стресс успешно выявлялся по изменениям биоэлектрического потенциала.
Ранее Наука Mail рассказала, что российские ученые разработали метод эффективного выращивания пшеницы на засоленных почвах.
