حسگرها استرس را در گیاهان در زمان واقعی ردیابی می کنند - بدون اینکه در این فرآیند به آنها آسیبی وارد شود
حتی گیاهان، از درختان خرما گرفته تا سبزیجاتی مانند پیاز و بادمجان، ممکن است دچار استرس شوند. اکنون، تیمی از مهندسان نوع جدیدی از حسگر طراحی کرده‌اند که مستقیما به گیاهان و همتایان درون آنها متصل می‌شود تا نحوه واکنش آنها به عوامل استرس‌زا مانند خشکسالی و آتش‌سوزی را در زمان واقعی ردیابی کند.
ویرایش شده توسط Swati Mestri، بررسی توسط Robert Egan
این مقاله با توجه به روند و سیاست‌های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:
حتی گیاهان، از درختان خرما گرفته تا سبزیجاتی مانند پیاز و بادمجان، ممکن است دچار استرس شوند. اکنون، تیمی از مهندسان نوع جدیدی از حسگر طراحی کرده‌اند که مستقیما به گیاهان و همتایان درون آنها متصل می‌شود تا نحوه واکنش آنها به عوامل استرس‌زا مانند خشکسالی و آتش‌سوزی را در زمان واقعی ردیابی کند.
در مطالعه ای که در 12 نوامبر در ژورنال Cell Reports Physical Science منتشر شد، این دستگاه به اندازه سکه از یک حسگر و سوزن های ریز تشکیل شده است که بدون آسیب رساندن به گیاهان در داخل گیاهان فرو می روند. این تیم امیدوار است که روزی این دستگاه بتواند به کشاورزان کمک کند تا بدانند گیاهانشان چه زمانی تحت فشار هستند.
Mufeeda Mundummal نویسنده اول از دانشگاه علم و فناوری ملک عبدالله (KAUST) در Thuwal، عربستان سعودی می‌گوید: «برای عربستان سعودی و سایر مناطق خشک، که تولیدات کشاورزی به شدت تحت تأثیر دمای بالا و منابع محدود آب است، فناوری‌هایی که درک ما را از واکنش‌های تنش گیاهی بهبود می‌بخشند، می‌توانند به‌ویژه ارزشمند باشند».
این تحقیق به یک مولکول کوچک اما مهم بستگی دارد: پراکسید هیدروژن. گیاهان به طور طبیعی مقادیر کمی پراکسید هیدروژن در طول روز تولید می کنند. این مولکول سیگنال هایی می فرستد که به گیاهان کمک می کند تا دفاع خود را در برابر عوامل بیماری زا مانند قارچ ها و باکتری ها فعال کنند.
هنگامی که گیاهان در معرض شرایط استرس زا مانند گرما یا نور زیاد قرار می گیرند، سلول های آنها می توانند موجی از پراکسید هیدروژن تولید کنند. در دوزهای بالا، مولکول به بافت های گیاه آسیب می رساند و ممکن است مشکلات دیگری ایجاد کند.
نظارت بر سطح پراکسید هیدروژن در گیاهان برای دانشمندان دشوار است - حداقل بدون ایجاد آسیب با جمع آوری قطعات از گیاهان.
خالد سلاما، نویسنده ارشد از KAUST، می گوید: «گیاهان به طور مداوم به محیط اطراف خود پاسخ می دهند، اما بسیاری از این پاسخ ها برای ما نامرئی هستند.
سلامه و همکارانش می خواستند نامرئی را قابل مشاهده کنند. برای انجام این کار، تیم از لیزر برای ایجاد حسگر گرافن برای پراکسید هیدروژن استفاده کرد. این حسگر در دستگاهی به اندازه یک سکه کوچک قرار دارد و روی برگ های گیاه قرار دارد.
سوزن های دستگاه فقط 0.4 میلی متر عرض دارند و می توانند مقدار کمی مایع را از داخل برگ ها بمکند. آنها همچنین آنقدر ریز هستند که آسیب جدی به گیاهان وارد نمی کنند.
در یک سری آزمایش، محققان حسگرها را مورد آزمایش قرار دادند. آنها این دستگاه ها را به گیاهان آلوئه ورا که در گلخانه رشد می کردند متصل کردند. سپس، آنها به خصوص نورهای روشن را بر روی برخی از گیاهان می تابانند.
ساکولنت ها کمی استرس گرفتند. در دمای رشد طبیعی یا حدود 19 درجه سانتیگراد (66 درجه فارنهایت)، سطح پراکسید هیدروژن در گیاهان تقریبا بلافاصله پس از روشن کردن چراغ‌های روشن شروع به افزایش کرد. این افزایش در دماهای رشد گرمتر یا 28 درجه سانتیگراد (82 درجه فارنهایت) شدیدتر بود. در هر دو مورد، سطح پراکسید هیدروژن پس از حدود یک ساعت کاهش یافت.
به گفته نویسندگان، این یافته که گیاهان نسبت به تغییرات دما و نور بسیار واکنش نشان می‌دهند، می‌تواند برای بسیاری از گونه‌های مهم گیاهی دردسر ایجاد کند، زیرا تغییرات آب و هوای سیاره و امواج گرما شایع‌تر می‌شود.
این تیم هنوز باید قبل از اینکه کشاورزان بتوانند از دستگاه ها برای نظارت بر گیاهان خود استفاده کنند، از جمله آزمایش طرح ها بر روی طیف وسیعی از گونه های مختلف گیاهی، باید انجام دهند. اما این دستگاه می‌تواند دری را به روی بینش‌های هم‌زمان در مورد عملکرد داخلی گیاهان با سطح بی‌سابقه‌ای از جزئیات باز کند.
موندومال می‌گوید: «تحقیق ما نظارت بر سلامت گیاه را به سمت اندازه‌گیری مستقیم سیگنال‌های تنش فیزیولوژیکی سوق می‌دهد، نه اینکه فقط بر علائم قابل مشاهده یا شرایط محیطی خارجی تکیه کند.»
سنسور میکروسوزن یکپارچه گرافن لیزری پوشیدنی برای نظارت مستمر در استرس اکسیداتیو Planta، سلول گزارش علوم فیزیکی (2026). DOI: 10.1016/j.xcrp.2026.103630. www.cell.com/cell-reports-phys … 2666-3864(26)00536-9
اطلاعات مجله: Cell Reports Physical Science
سواتی مستری دارای مدرک لیسانس در مهندسی الکترونیک است و از سال 2019 به عنوان ویرایشگر محتوا کار کرده است. او ویرایش اسناد تحقیقاتی در زمینه فناوری، مراقبت های بهداشتی و علم مواد را تجربه کرده است و علاقه خاصی به فناوری و فضا دارد. نمایه کامل →
لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →
متن اصلی (انگلیسی)
Sensors track stress in plants in real time—without hurting them in the process
Even plants, from towering palm trees to vegetables such as onions and eggplants, can get stressed. Now, a team of engineers has designed a new kind of sensor that attaches directly to plants and peers inside them to track how they respond to stressors such as drought and fires in real time.