Las condiciones ambientales pueden causar estrés perjudicial a las plantas, lo que representa un desafío para los jardineros y agricultores domésticos. Por lo tanto, la detección temprana, antes de que las hojas se decoloren, se marchiten o se marchiten visiblemente, es crucial.
por la Sociedad Química Americana
Ahora, investigadores que informan en ACS Sensors han creado un parche portátil para plantas que detecta rápidamente el estrés y transmite la información al cultivador. El sensor electroquímico se adhiere directamente a las hojas vivas de la planta y monitoriza el peróxido de hidrógeno , una señal clave de estrés.
Las plagas, la sequía, las temperaturas extremas y las infecciones causan estrés en las plantas. Como respuesta, su bioquímica normal se descontrola y producen peróxido de hidrógeno, que también actúa como señal entre las células para activar sus mecanismos de defensa.
La detección temprana de esta pista química podría ayudar a las personas a adaptar de forma experta el cuidado de las plantas y evitar daños mayores, maximizando así el rendimiento de los cultivos , incluso en condiciones difíciles.
Sin embargo, la mayoría de los métodos actuales para detectar peróxido de hidrógeno requieren la extracción de partes de la planta y múltiples pasos de procesamiento o detectores externos que observan los cambios de fluorescencia, que pueden verse alterados por la clorofila. Investigadores ya han investigado dispositivos portátiles para plantas para monitorear el contenido de agua en las hojas como indicador de la salud de la planta.
Entonces, Liang Dong y sus colegas se propusieron diseñar un parche independiente que detecte de manera rápida y precisa las señales de socorro del peróxido de hidrógeno de las plantas vivas.
Para crear un parche que se adhiere al envés de las hojas, los investigadores crearon una matriz de agujas microscópicas de plástico sobre una base flexible. Sobre esta superficie estampada, recubrieron una mezcla de hidrogel a base de quitosano que convirtió pequeñas variaciones en el peróxido de hidrógeno en diferencias mensurables en la corriente eléctrica .
La mezcla contenía una enzima que reaccionaba con peróxido de hidrógeno para producir electrones y óxido de grafeno reducido para conducir esos electrones a través del sensor.
Los investigadores probaron sus parches en plantas vivas y sanas de soja y tabaco y las compararon con plantas estresadas infectadas por bacterias. Descubrieron lo siguiente:
- En ambos cultivos infectados con el patógeno bacteriano Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000, el sensor produjo más corriente eléctrica en las hojas estresadas que en las sanas, y los niveles de corriente estaban directamente relacionados con la cantidad de peróxido de hidrógeno presente.
- La medición de peróxido de hidrógeno mediante el sensor fue precisa y confirmada mediante análisis de laboratorio convencionales.
- Después de aproximadamente un minuto, los parches midieron peróxido de hidrógeno en las hojas en niveles significativamente más bajos que los informados previamente con sensores con forma de aguja para plantas vivas.
- Los parches podrían reutilizarse nueve veces antes de que las agujas microscópicas perdieran su forma.
La nueva estrategia proporciona información que podría ayudar a los agricultores a tomar decisiones eficientes sobre sus cultivos. «Podemos realizar mediciones directas en menos de un minuto por menos de un dólar por prueba», afirma Dong. «Este avance optimizará significativamente el análisis, lo que facilitará a los agricultores el uso de nuestro sensor de parche para el monitoreo de enfermedades en los cultivos en tiempo real».
Los investigadores están entusiasmados por seguir avanzando en la investigación. «Nuestro próximo paso es perfeccionar la tecnología y mejorar su reutilización», concluye Dong.
Más información: Un sensor de microagujas con biohidrogel para la monitorización in situ de especies reactivas de oxígeno en plantas, ACS Sensors (2025). DOI: 10.1021/acssensors.4c02645
