Parche para medir el estrés de las hojas de las plantas Omicrono
El barato invento que cambiará el campo: detecta a tiempo la salud de las plantas frente al clima adverso o las amenazas
Investigadores desarrollan un parche que analiza la respuesta de las plantas ante amenazas externas para detectar problemas a tiempo.
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La tecnología tiene la capacidad de revolucionar en poco tiempo hasta los aspectos más tradicionales de este mundo como puede ser la agricultura. Las promesas de un aumento de la producción y facilitar la vida a los trabajadores de este sector han propiciado la adopción de nuevas herramientas, métodos y dispositivos que cuidan de los cultivos, permitiendo ahorrar en agua y fertilizantes.
En España se han adoptado sistemas, con el objetivo principal de evitar los estragos de la sequía que vive el país cada año durante meses. Conocer el estado de las plantas durante las 24 horas del día, facilita saber si requieren más o menos riego, incluso si se encuentran enfermas y actuar en consecuencia. Los campos se han llenado de drones, robots y sensores que vigilan sin descanso el estado de las plantas, como este parche inventado para analizar en tiempo real el estrés de los cultivos en minutos.
Investigadores de la Universidad Estatal de Iowa han desarrollado este parche capaz de analizar, de forma menos agresiva que los métodos tradicionales, el estrés de las plantas en pocos minutos. Una alternativa a análisis tradicionales que necesitaban pasar por el laboratorio. Los resultados de este avance se han presentado en un artículo publicado en la revista científica American Chemical Society.
Detectando síntomas
Las plagas, la sequía, las temperaturas extremas y las infecciones provocan estrés en las plantas. Tradicionalmente, los agricultores han aprendido a detectar los síntomas de daño o estrés en sus cultivos como un médico que analiza la salud de su paciente por el color de su piel. Si la hoja se marchita o decolora son señales de que se tienen que tomar medidas urgentes, pues puede que ya sea tarde.
La tecnología se presenta como un sistema de detección temprana, dando más margen de tiempo a los agricultores. Es posible que el lector de este artículo utilice un reloj inteligente que analice su estrés en tiempo real a partir de biomarcadores como el ritmo cardíaco. Estos parches en las hojas de las plantas harían una función parecida a los parches o equipos que se usan ahora en medicina.
Imagen de archivo de un agricultor revisando sus cultivos Omicrono
En concreto, estos nuevos parches se centran en la producción de peróxido de hidrógeno. Este elemento actúa como señal entre las células de la planta cuando ésta activa sus mecanismos de defensa ante el estrés de un clima y entorno adversos. Una alerta temprana de que la planta sufre por algún motivo.
Los investigadores de este proyecto explican que la mayoría de los métodos actuales para detectar el peróxido de hidrógeno requieren la extracción de partes de la planta y múltiples pasos de procesamiento o detectores externos que observan cambios en la fluorescencia, los cuales pueden verse afectados por la clorofila.
Parche de análisis para plantas Omicrono
"Podemos realizar mediciones directas en menos de 1 minuto por menos de 1 dólar por prueba", afirma Dong. "Este avance simplificará significativamente el análisis, por lo que será práctico para los agricultores utilizar nuestro sensor de parche para el monitoreo de enfermedades en cultivos en tiempo real".
Otros proyectos anteriores han creado sistemas para analizar la cantidad de hidratación de las plantas o la luz que reciben. En este caso, el estrés puede servir como aviso ante múltiples amenazas, incluso bacterias que pongan en peligro el correcto desarrollo de la planta.
El parche
El equipo de investigadores ha diseñado un sistema que evita tener que mutilar la planta para realizar el análisis. El parche se adhiere al envés de las hojas gracias a una una matriz de agujas microscópicas de plástico instalada sobre una base flexible. Esta es la estructura encargada de sostener el parche en la planta, por encima se sitúa la capa enfocada en analizar el estado del vegetal.
Diseño de parche para analizar el estrés de las plantas Omicrono
Los investigadores aplicaron una mezcla de hidrogel basada en quitosano, su labor es traducir la producción de peróxido en corriente eléctrica, es decir, convierte pequeños cambios en el peróxido de hidrógeno en diferencias medibles en la corriente eléctrica. La mezcla contiene una enzima que reaccionaba con el peróxido de hidrógeno para producir electrones y reducir el óxido de grafeno, así se conducen esos electrones a través del sensor.
Los investigadores probaron los parches en plantas de soja y tabaco. Algunas unidades estaban vivas y saludables, para poder compararlas con otras unidades estresadas e infectadas por bacterias. Los cultivos se infectaron con el patógeno bacteriano Pseudomonas syringae pv tomato DC3000. En estas plantas, el parche produjo más corriente eléctrica que en las hojas sanas.
Los resultados presentados en el artículo indican que la medición del peróxido de hidrógeno del sensor fue precisa y se confirmó con análisis convencionales en el laboratorio. Las pruebas revelaron que los niveles de corriente estaban directamente relacionados con la cantidad de peróxido de hidrógeno que estaba produciendo la planta.
"Nuestro siguiente paso es refinar la tecnología y mejorar su reutilización", concluye Dong. Actualmente, el trabajo presentado indica que los parches se pudieron reutilizar hasta en 9 ocasiones antes de la que las agujas microscópicas perdieran su forma.
