Un grupo de investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdalá (KAUST), con sede en Thuwal, Arabia Saudita, ha desarrollado un sensor del tamaño de una moneda que permite medir en tiempo real el estrés de las plantas sin provocarles lesiones significativas. El objetivo del dispositivo es identificar señales fisiológicas antes de que aparezcan daños visibles, lo que en el futuro podría ayudar a los agricultores a anticipar problemas como sequía, calor excesivo u otras condiciones adversas.
La innovación, descrita en un estudio publicado en la revista científica Cell Reports Physical Science, combina un sensor de grafeno con microagujas que extraen pequeñas muestras de líquido del interior de las hojas para analizar su composición química.
El rol del peróxido de hidrógeno en las plantas
De forma natural, las plantas producen peróxido de hidrógeno en bajas concentraciones durante el día. Esta molécula participa en la activación de mecanismos de defensa contra patógenos como hongos y bacterias. Sin embargo, sus niveles pueden aumentar de manera brusca cuando el vegetal enfrenta calor extremo o luz demasiado intensa.
Cuando la concentración de peróxido de hidrógeno se eleva, puede dañar los tejidos de la planta y causar otros problemas. Hasta ahora, monitorear esta señal requería cortar fragmentos de la planta, un método que también podía afectarla negativamente.
Pruebas con Aloe vera bajo luz intensa
El dispositivo se adhiere a la superficie de una hoja y sus microagujas, de apenas 0,4 milímetros de grosor, penetran hasta alcanzar el fluido interno. Para fabricar el sensor de grafeno, el equipo utilizó un láser que permite registrar los cambios químicos asociados al estrés vegetal.
Durante las pruebas, los científicos colocaron el sensor en plantas de Aloe vera cultivadas en un invernadero y expusieron algunas de ellas a luces muy brillantes. La reacción fue inmediata: los niveles de peróxido de hidrógeno comenzaron a aumentar poco después de encender la iluminación.
A una temperatura de cultivo de 19 °C (66 °F), el incremento se detectó casi de forma instantánea. La respuesta fue aún más pronunciada cuando las plantas crecían a 28 °C (82 °F), aunque en ambos casos los valores volvieron a bajar después de aproximadamente una hora.
Pese a que los experimentos se realizaron en Aloe vera, los investigadores afirman que la estrategia puede aplicarse a otras especies. El diseño del sensor no depende de características particulares de esta planta, lo que abre la posibilidad de usarlo en cultivos comerciales de gran escala, desde hortalizas hasta cereales.
El rendimiento del dispositivo quedó documentado con precisión: el sensor alcanza un límite de detección de 1,84 micromoles por litro y una sensibilidad de 700 miliamperios por mol por centímetro cuadrado, valores que lo convierten en una herramienta de alta precisión para detectar señales químicas en tejidos vivos.
Potencial y próximos pasos
Mufeeda Mundummal, primera autora del estudio e integrante de KAUST, señaló que esta herramienta podría ser especialmente útil en Arabia Saudita y otras regiones áridas, donde la producción agrícola depende de temperaturas elevadas y recursos hídricos limitados.
Aunque las pruebas iniciales se hicieron en Aloe vera, el equipo sostiene que la estrategia podría extenderse a otras especies, ya que el diseño del sensor no depende de características exclusivas de esa planta. No obstante, aún es necesario realizar ensayos en distintos cultivos —desde hortalizas hasta cereales— antes de considerar su uso agrícola a gran escala.
Fuente: Infobae