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新发明纳米水凝胶可测量叶子内水分状况

植物叶片上的水分是否充足,是整棵植株健康的关键。这不仅影响作物的生长和田地的产量,对作物抗虫害、抗干旱能力都有影响。

新发明纳米水凝胶可测量叶子内水分状况研究者将纳米感应器注入叶子。(Cornell University)美国康奈尔大学(Cornell University)的研究组发明了一种纳米感应材料,注入叶片即可实时了解叶面的分水情况。这种技术将对农业用节水的方式有效灌溉作物提供重要的支持,也有助于生物学家培育抗旱作物品种。“目前测量植物水分的方法要把破坏叶片样品,”这份研究的作者之一贾恩(Piyush Jain)说,“而这种新方法无需损坏植物,即可测量植物实时的水分情况。”包裹在植物叶片上运输水分的组织木质部外面的叶肉,是植物进行光合作用和水分管理的核心部位。研究人员猜测,缺水的信号就是从叶肉发出,送到植株的其它部位实现水分管理。在叶面和茎干的表面还有气孔,它们的开启和闭合,控制着植物与水蒸气和二氧化碳这类物质交换的速度。新发明纳米水凝胶可测量叶子内水分状况研究人员发明了一种水凝胶,注入叶片后,里面的纳米粒子将填充在叶肉里面的细胞之间。由于水凝胶的吸水性,随着叶片含水情况的变化,水凝胶出现膨胀和收缩的变化。水凝胶内含有颜料,这种颜料粒子根据互相之间距离的远近,将发出不同波长的萤光。根据对颜料发出的光谱进行测量,研究人员就得到叶片内含水的情况。这项研究以玉米叶子进行实验。玉米叶子可达一米多长。研究人员向玉米叶子的多处注入凝胶,测量整个叶片以及叶肉内水分梯度分布。利用测量结果开发了一套叶肉反映缺水压力的模型,能够准确预测实地作物的灌溉情况。研究者估计这项技术在农作物研究、农业生产和制造业等领域都具有商业价值,或有助于生物学家培育出高度节水的作物品种。这份研究6月1日发表于《美国国家科学院院刊》(PNAS)。

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