حسگر جدیدی که استرس گیاه را هشدار میدهد!

به گزارش مجله خبری نگار/ایسکانیوز؛ گیاهان از همه نوع به طور مداوم پراکسید هیدروژن (H ۲ O ۲) را به عنوان بخشی از فرآیند‌های طبیعی مانند فتوسنتز و تنفس تولید می‌کنند، اما زمانی که دچار استرس می‌شوند، مقادیر بیشتری از این ماده شیمیایی تولید می‌کنند. در واقع تولید این گاز ابزاری است برای ارسال سیگنال بین سلول‌ها تا آنها مکانیسم‌های دفاعی خود را فعال کنند. عوامل استرس‌زا که باعث این واکنش می‌شوند می‌توانند شامل خشکسالی، آسیب آفات و عفونت باشند.

در حالی که روش‌هایی برای تشخیص سطوح بالای H ۲ O ۲ در گیاهان وجود دارد، اغلب آنها شامل برداشتن برگ، بردن آن به آزمایشگاه و سپس انجام آنالیز چند مرحله‌ای است. همچنین دستگاه‌های نوری وجود دارند که غلظت H ۲ O ۲ را بر اساس نحوه فلورسانس گیاه اندازه‌گیری می‌کنند، اما این روش هم باعث از بین رفتن محتوای کلروفیل گیاه می‌شود. اینجاست که محققان دست به کار شدند تا سنسور جدیدی را بسازند.

پروفسور «لیانگ دونگ» و همکارانش در دانشگاه ایالتی آیووا این حسگر را به شکل یک تکه پلیمری منعطف و مسطح با مجموعه‌ای از «ریز سوزن‌های» ریز با روکش طلا در امتداد زیرین ساخته‌اند. سمت دیگر این حسگر با یک هیدروژل پوشیده شده که عمدتاً از یک ماده زیستی به نام کیتوسان تشکیل شده است. این ژل همچنین حاوی آنزیمی است که با پراکسید هیدروژن واکنش می‌دهد و الکترون تولید می‌کند. ماده سوم ژل، اکسید گرافن است که باعث می‌شود الکترون‌ها بین الکترود‌های حسگر جریان پیدا کنند و جریان الکتریکی تولید کنند.

این حسگر قبلاً روی گیاهان سویا و تنباکو آزمایش شده است.

هنگامی که دستگاه روی برگ گیاه فشار داده می‌شود، ریزسوزن‌ها به طور بی‌ضرر لایه بالایی بافت را سوراخ می‌کنند و با شیره موجود در داخل گیاه تماس برقرار می‌کنند. هر چه مقدار پراکسید هیدروژن موجود در آن مایع بیشتر باشد، تعداد الکترون‌های تولید شده بیشتر می‌شود و در نتیجه سیگنال الکتریکی اندازه‌گیری شده قوی‌تر می‌شود.

اگر آن سیگنال به اندازه‌ای قوی باشد که نشان دهد مشکلی در راه است، یک ماژول باتری یا الکترونیک سیم‌کشی شده هشداری را از طریق بلوتوث به دستگاه تلفن همراه کشاورز یا از طریق وای‌فای یا شبکه‌های بی‌سیم موجود به کامپیوتر خانگی او ارسال می‌کند.

در آزمایش‌هایی که روی گیاهان سویا و تنباکو انجام شد، این حسگر توانست بین گیاهان سالم و گیاهانی که اخیراً با پاتوژن یک باکتری آلوده شده‌اند، تمایز قائل شود. سطوح پراکسید هیدروژن نشان داده شده توسط دستگاه با مقادیر اندازه‌گیری شده توسط آنالیز شیمیایی سنتی مطابقت داشت.

دونگ می‌گوید: سنسور را می‌توان به روش‌های مختلفی استفاده کرد. یک رویکرد شامل اعمال حسگر توسط کشاورز روی برگ گیاه برای یک بار خواندن در محل در چندین گیاه است. رویکرد دیگر این است که حسگر را به چندین گیاه نگهبان برای نظارت مداوم برای چند روز یا هفته متصل کنیم. نسخه فعلی حسگر امکان قرار دادن چندین بار در برگ گیاه را فراهم می‌کند و بهبود‌های بیشتری برای افزایش قابلیت استفاده مجدد آن انجام خواهد شد.