Pflanzen-Nanosensor schlägt bei Stress Alarm
MIT-Forscher statten Blätter mit Devices aus und registrieren Wasserstoffperoxid-Bildung
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Bei Stress schlagen Pflanzen künftig Alarm (Symbolbild: mit.edu, Felice Frankel) |
Cambridge (pte022/16.04.2020/13:00) Pflanzen schlagen künftig elektronisch Alarm, wenn sie mit einer Krankheit infiziert oder verletzt sind. Das machen Sensoren auf Basis von Kohlenstoff-Nanoröhrchen möglich, die Forscher am Massachusetts Institute of Technology (MIT) http://mit.edu auf Blättern platziert haben. Auf Stress reagieren Pflanzen mit der Bildung von Wasserstoffperoxid, der den Blättern als Botenstoff dient. Er enthält die Aufforderung, Substanzen zu bilden, die etwa gegen Insektenbefall wirken. Die Sensoren erkennen Wasserstoffperoxid.
Nahinfrarotes Licht emittiert
"Pflanzen besitzen ein hochentwickeltes internes Kommunikationssystem, das wir jetzt zum ersten Mal beobachten können", sagt Michael Strano, Professor für Chemieingenieurswesen. "Das bedeutet, dass wir in Echtzeit die Antwort auf Stress für die Pflanzen sehen können." Mehr noch: Der Sensor kann sogar verschiedene Stressarten unterscheiden, weil der ausgeschüttete Botenstoff leicht variiert.
Der Sensor reagiert auf die Wasserstoffperoxid-Wellen mit der Aussendung von nahinfrarotem Licht, das mit einer Wärmebildkamera erfasst wird. Diese ist wiederum mit einem Raspberry Pi verbunden, einem kreditkartengroßen Computer, der gerade einmal 30 Euro kostet. Er ähnelt dem in einem Smartphone. "Die Geräte, die zum Erfassen der Signale benötigt werden, sind äußerst kostengünstig", schwärmt Strano.
Alarmanlage für die Forschung
Die Alarmanlage für Pflanzen lässt sich in erster Linie für die Forschung nutzen. So lässt sich beispielsweise sehen, wie Pflanzen auf Stress reagieren. Oder die Reaktionen von unterschiedlichen Pflanzen auf den Befall von Schädlingen lässt sich dokumentieren. Auf der Grundlage dieser Erkenntnisse ist möglicherweise die Entwicklung von Gegenmitteln möglich.
Strano hofft, mit seinen Sensoren und deren Meldungen ein besonderes Problem in den Griff zu bekommen, die Schattenvermeidung. Pflanzen drängt es zum Licht. Jede versucht, ihre Nachbarn im Wachstum zu überholen. Sie verwenden ein Großteil ihrer Energie darauf, die größten zu werden. Das geht zu Lasten des landwirtschaftlichen Ertrags. Der Sensor lässt sich in unterschiedlichen Pflanzen einsetzen. Strano und sein Team wiesen das bisher bei acht Spezies nach, darunter Erdbeeren, Spinat, Rauke, Kopfsalat, Brunnenkresse und Sauerampfer.
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