أنابيب كربون نانوية

تطوير أنابيب كربون نانوية بهدف رصد الإشارات الكيميائية التي يصدرها النبات عندما يتضرر

طور مهندسون من معهد ماساتشوستس للتقنية طريقةً لمعرفة كيفية استجابة النباتات للضغوط المختلفة مثل الإصابات والأخماج والتضرر بسبب الضوء باستخدام حساسات مكونة من أنابيب الكربون الثانوية ومثبتة في أوراق النبات لرصد جزيئات بيروكسيد الهيدروجين.

وتستخدم خلايا أوراق النباتات بيروكسيد الهيدروجين للاتصال ببعضها، وعندما تصاب بعض الأوراق بالتضرر، تبدأ الخلايا في إرسال إشارات بيروكسيد الهيدروجين لتحفيز الخلايا الأخرى لإفراز مركبات تساعد في تعافي الخلايا المتضررة ومقاومة الآفات والحشرات. وتستخدم الحساسات الجديدة إشارات بيروكسيد الهيدروجين لرصد هذه الأضرار.

وقال مايكل سترانو، أستاذ الهندسة الكيميائية في معهد ماساتشوستس للتقنية، أن النباتات تتمتع بشبكة معقدة للاتصال بين أجزاءها الداخلية، وتساعد الحساسات الجديدة لأول مرة في رصدها في النباتات الحية.

وتُستَخدم هذه الحساسات لدراسة استجابة النباتات للتوترات المختلفة، ما يساعد علماء الزراعة على تطوير استراتيجيات جديدة لزيادة إنتاجية المحاصيل. واختبر الباحثون تقنيتهم على ثمانية أنواع من النباتات، تشمل السبانخ والفراولة والجرجير. وذكر الباحثون أن الحساسات تصلح لأنواع عديدة من النباتات. ونشروا نتائج دراستهم في دورية نيتشر بلانتس.

حساسات مدمجة

درس باحثو معهد ماساتشوستس للتقنية خلال الأعوام الماضية فرص دمج مواد نانونية في النباتات لمنحها قدرات جديدة مثل رصد حالات شح المياه. وتمثل الحساسات الجديدة تطويرًا للمعرفة السابقة.

ووجد الباحثون أنه عندما تتعرض أوراق الأشجار لإصابة، تفرز الخلايا في موضع الإصابة بيروكسيد الهيدروجين الذي ينتقل إلى باقي أجزاء الورقة المصابة، ويشبه ذلك طريقة انتقال الإشارات العصبية بين الخلايا العصبية في أدمغتنا. ويحفز بيروكسيد الهيدروجين الذي تفرزه الخلايا المصابة الخلايا المجاورة لها حتى تفرز الكالسيوم الذي يحفز أيضًا الخلايا المصابة على إفراز مزيدٍ من بيروكسيد الهيدروجين.

وتحفز كميات بيروكسيد الهيدروجين الكبيرة باقي خلايا النبات لإفراز بعض نواتج الأيض الثانوية، مثل الفلافينويد والكاروتينويد، التي تساعد في تعافي الخلايا المصابة. ويؤدي بيروكسيد الهيدروجين في نباتاتٍ أخرى إلى إفراز نواتج أيض ثانوية أخرى تواجه الآفات والحشرات.

وتمتاز الحساسات الجديدة بفعاليتها وانخفاض تكلفتها. وتساعد الباحثين في دراسة النباتات واختبار قدرتها على مواجهة التأثيرات الخارجية المختلفة مثل الضوء والحرارة والضغوط الميكانيكية، بالإضافة إلى دراسة استجابة النباتات المختلفة للبكتيريا والفيروسات المختلفة.

– المصدر: تطوير أنابيب كربون نانوية بهدف رصد الإشارات الكيميائية التي يصدرها النبات عندما يتضرر على موقع مرصد المستقبل.

مرصد المستقبل

مرصد المستقبل هي منصة علمية عالمية لاستشراف المستقبل تعمل على تغطية آخر ما توصل له العلم وقطاع التكنولوجيا باللغة العربية بشكل يومي من خلال المقالات البحثية والإنفوجرافيك والمواد المرئية. المرصد هو ناتج شراكة استراتيجية بين مؤسسة دبي للمستقبل وشركة مرصد المستقبل ذ.ذ.م. يتكون فريق العمل من خبراء ومحللين من كلتا المؤسستين لتعزيز العلم والابتكار في المنطقة.