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Sensores detectam estresse hídrico em plantas antes dos sintomas visíveis

Tecnologia utiliza microagulhas de fibroína de seda para identificar mudanças de pH em plantas

25.11.2024 | 14:53 (UTC -3)

Revista Cultivar

<b>(A) </b>as microagulhas são projetadas para atingir o biotecido e o COF colorimétrico imobilizado na superfície das microagulhas fornece uma leitura do pH fisiológico, que pode ser lido com uma câmera de smartphone, dada a transparência das microagulhas de seda. A distribuição do pH no tecido vegetal pode ser obtida convertendo o mapeamento de cores da microagulha para mapeamento de pH e, em seguida, para mapeamento de pH 3D por meio da tecnologia de tomografia — **(A)** as microagulhas são projetadas para atingir o biotecido e o COF colorimétrico imobilizado na superfície das microagulhas fornece uma leitura do pH fisiológico, que pode ser lido com uma câmera de smartphone, dada a transparência das microagulhas de seda. A distribuição do pH no tecido vegetal pode ser obtida convertendo o mapeamento de cores da microagulha para mapeamento de pH e, em seguida, para mapeamento de pH 3D por meio da tecnologia de tomografia

<b>(B)</b> fotos e ilustrações das microagulhas injetadas na nervura central da folha de uma planta de tomate de 6 semanas para monitoramento do pH da seiva vascular — **(B)** fotos e ilustrações das microagulhas injetadas na nervura central da folha de uma planta de tomate de 6 semanas para monitoramento do pH da seiva vascular

Pesquisadores da Aliança de Pesquisa e Tecnologia de Singapura-MIT (SMART) desenvolveram sensores que detectam mudanças de pH em plantas. A tecnologia permite a identificação de estresse hídrico em tempo real, possibilitando uma resposta mais ágil dos agricultores.

O estudo, conduzido pelo grupo de pesquisa em Tecnologias Disruptivas e Sustentáveis para Agricultura de Precisão (DiSTAP), em colaboração com o Laboratório de Ciências da Vida Temasek (TLL) e o Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), utiliza sensores baseados em estruturas orgânicas covalentes (COF) integrados a microagulhas de fibroína de seda.

Esses sensores conseguem detectar mudanças na acidez dos tecidos do xilema das plantas, oferecendo aviso prévio do estresse causado pela seca até 48 horas antes dos métodos tradicionais.

A seca, que afeta o metabolismo, o tamanho das folhas e a extensão dos caules, é um dos principais fatores que limitam a produtividade agrícola. A inovação trazida pelo SMART permite a monitoria precoce desse estresse, garantindo uma intervenção antes que ocorra a perda irreversível de rendimento.

Os sensores COF, integrados às microagulhas de fibroína de seda, representam um grande avanço tecnológico. Até o momento, esses sensores não podiam ser usados em tecidos biológicos. Agora, por meio de microagulhas, é possível monitorar em tempo real as alterações nos níveis de pH e responder de forma precisa às necessidades das plantas.

Segundo o professor Michael Strano, coautor do estudo e professor de engenharia química do MIT, esses sensores podem ser facilmente conectados às plantas e monitorados com equipamentos simples. Isso permite levar ferramentas poderosas de análise para as mãos dos agricultores, facilitando uma intervenção mais rápida e eficiente.

Os sensores, quando aplicados nas plantas, mudam de cor de vermelho escuro para vermelho, indicando a presença de estresse hídrico e a necessidade de intervenção. Essa inovação visa aumentar a precisão agrícola e ajudar os produtores a melhorar a resiliência das culturas frente aos desafios impostos pelas mudanças climáticas.

O estudo também possibilitou a criação de um método para mapear tridimensionalmente, em tempo real, os níveis de pH dos tecidos vegetais usando apenas a câmera de um smartphone. Este método minimamente invasivo facilita a observação de ambientes antes inacessíveis por métodos ópticos tradicionais, que eram mais lentos e destrutivos.

Mais informações podem ser obtidas em doi.org/10.1038/s41467-024-53532-7