Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!
Door koolstofnanobuisjes in bladeren te implanteren, zijn deze wetenschappers nu volleerde plantenfluisteraars geworden.
Je bent er mee gezegend of niet: groene vingers. Maar ook als je geen geboren tuinier bent, wil je natuurlijk planten in en om het huis hebben. De laatste jaren spelen steeds meer bedrijven op deze onkundige groep in. Zo ontwikkelde het Chinese Vincross een robot-bloempot die uit zichzelf naar de zon loopt als de plant daar behoefte aan heeft. En plantenbak Lüa toont vijftien verschillende emoties, afhankelijk van de toestand van de plant die de pot met sensors bijhoudt.
Ingenieurs van het MIT gaan nu nog een stapje verder. Ze hebben koolstofnanobuisjes in planten geplaatst, waarmee ze de toestand van het gewas kunnen volgen.
Lees ook:
Waterstofperoxide
Planten mogen dan zwijgzame organismen zijn, ze communiceren wel degelijk. Niet alleen met elkaar, maar ook binnenin de plant worden er een hoop mededelingen gedaan. Is er bijvoorbeeld schade aan het blad, dan produceert plantencel A op de plek van het letsel waterstofperoxide. Dat signaal triggert in de volgende cel ook afgifte van waterstofperoxide, en die stimuleert de plantencel naast hem weer. Deze golf van waterstofperoxide is te vergelijken met omvallende dominosteentjes.
Tegelijkertijd stimuleert waterstofperoxide ook cellen om stofjes als flavonoïden en carotenoïden te produceren die de bladschade herstellen. Verder kan de productie van waterstofperoxide de aanmaak van zogeheten secundaire metabolieten op gang brengen. Deze stoffen weren hongerige insecten af.
Gestrest
De geïmplanteerde koolstofnanobuisjes van het MIT-team herkennen al deze noodsignalen van de plant en werken als een soort stress-sensor. De nanosensors maken niet alleen onderscheid tussen de verschillende soorten stress – schade, gevaar etcetera – die één specifieke plant ervaart. De sensors maken ook onderscheid tussen de verschillende soorten gewas.
Hoe de koolstofbuisjes dat weten? Volgens de onderzoekers reageert elke plant anders op bepaalde vormen van stress. Waterstofperoxide wordt bijvoorbeeld in een beschadigde aardbeienplant in een andere concentratie en over een ander tijdsverloop afgegeven dan een geïnfecteerd spinazieblad.
Bionische plant
De koolstofnanobuisjes geven in het nabij infrarode spectrum, met golflengten tussen de 780 en 1000 nanometer, hun signalen af die een infraroodcamera ziet. Die is op zijn beurt verbonden aan een Raspberry Pi-minicomputer die je al voor een paar tientjes hebt.
Strano ziet een scala aan toepassingen, waaronder het screenen van verschillende plantensoorten op hun vermogen om schade, licht, hitte en andere vormen van stress te weerstaan. Wij vinden een ‘bionische plant’ vooral fijn als die zelf kan aangeven wanneer die dorst heeft.
Bronnen: Nature Plants, MIT via EurekAlert!