嵌入在叶子中的碳纳米管可以检测植物受损时产生的化学信号

麻省理工学院的工程师们已经开发出一种方法,可以使用碳纳米管制成的传感器密切跟踪植物如何应对诸如伤害,感染和光害等胁迫。这些传感器可以嵌入植物的叶子中,在那里它们报告过氧化氢信号波。

植物利用过氧化氢在其叶片内部进行通讯,发出苦恼信号,刺激叶片细胞产生化合物,从而帮助其修复损害或抵御诸如昆虫的食肉动物。新的传感器可以使用这些过氧化氢信号来区分不同类型的压力以及不同种类的植物。

迈克尔说:“植物具有非常复杂的内部交流形式,我们现在可以首次观察到。这意味着我们可以实时看到活体植物的反应,传达其所承受的特定压力类型。”斯特拉诺,麻省理工学院化学工程学的碳教授。

这种传感器可用于研究植物如何应对不同类型的胁迫,从而有可能帮助农业科学家制定提高作物产量的新策略。研究人员在菠菜,草莓植物和芝麻菜等八种不同的植物物种中证明了他们的方法,他们相信这种方法可以在更多的植物中起作用。

Strano是这项研究的资深作者,该研究今天发表在《自然植物》中。麻省理工学院研究生Tedrick Thomas Salim Lew是该论文的主要作者。

嵌入式传感器

在过去的几年中,Strato的实验室一直在探索工程化“纳米植物”的潜力,这种植物结合了纳米材料,这些纳米材料赋予植物新的功能,例如发光或检测缺水。在这项新研究中,他着手采用可以报告植物健康状况的传感器。

Strano以前已经开发出碳纳米管传感器,可以检测包括过氧化氢在内的各种分子。大约三年前,Lew开始致力于将这些传感器整合到植物叶片中。通常在植物分子研究中使用的拟南芥研究表明,植物可能使用过氧化氢作为信号分子,但其确切作用尚不清楚。

Lew使用一种称为脂质交换包膜穿透(LEEP)的方法将传感器整合到植物叶片中。Strano实验室几年前开发的LEEP允许设计可穿透植物细胞膜的纳米颗粒。当Lew致力于嵌入碳纳米管传感器时,他偶然发现了一个。

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