Nếu bạn muốn biết cây đang hấp thụ bao nhiêu nước, một trong những vị trí tốt nhất để kiểm tra là lá cây. Nhóm nghiên cứu tại trường Đại học Cornell đã tạo ra loại vật liệu mới có tên là AquaDust, giúp các nhà khoa học làm điều đó dễ dàng hơn mà không gây hại cho cây trồng.

Lá chứa các ống dẫn giống như mạch được gọi là xylem, giúp vận chuyển nước từ rễ cây lên. Nước lần lượt được phân tán vào vật liệu của lá nằm giữa xylem, được gọi là diệp nhục (mesophyll). Đây là nơi thực hiện hầu hết quá trình quang hợp của cây và cũng là nơi hiện tượng thiếu nước dễ gây tác động xấu đến cây. Vì lý do này, các nhà khoa học tin rằng các tín hiệu do diệp nhục tạo ra, tạo ra chịu trách nhiệm chính trong việc kiểm soát khả năng hấp thụ và phân phối nước của cây.

Trước đây, các phương pháp triển khai chủ yếu liên quan đến việc ngắt lá để phân tích hoặc thay đổi hoạt động của lá. Các kỹ thuật này không chỉ mất nhiều công sức, mà còn tác động xấu đến cây và cũng có thể làm sai lệch dữ liệu. Để khắc phục, nhóm nghiên cứu tại Đại học Cornell đã tạo ra gel AquaDust từ các hạt nano của một loại thuốc nhuộm hydrogel tổng hợp, mềm và sau đó tiêm gel vào diệp nhục của chiếc lá vẫn ở trên cây. Các hạt này cuối cùng sẽ nằm trong khoảng xen kẽ giữa các tế bào diệp nhục nơi chúng hấp thụ nước. Các hạt hấp thụ càng nhiều nước, chúng càng phình ra và khoảng cách giữa chúng trở nên nhỏ hơn.

Sau đó, khi một đầu dò sợi quang được sử dụng để chiếu sáng diệp nhục, các phân tử thuốc nhuộm hydrogel phản ứng bằng cách phát huỳnh quang. Tuy nhiên, điều quan trọng là bước sóng mà chúng phát huỳnh quang thay đổi theo khoảng cách giữa chúng. Do đó, thông qua đo bước sóng đó, có thể xác định mức độ phồng lên của các hạt gel và xác định được lượng nước có trong diệp nhục.

Công nghệ này đã được sử dụng để đo chính xác gradient nước tại các vị trí khác nhau dọc theo chiều dài của lá ngô dài hàng mét. Nhóm nghiên cứu hy vọng khi gel AquaDust được thương mại hóa, sẽ được cả các nhà nghiên cứu cây trồng và nông dân sử dụng. Nghiên cứu đã được đăng trên tạp chí Kỷ yếu của Viện hàn lâm Khoa học quốc gia.

Nguồn: N.P.D (NASATI), theo https://newatlas.com/science/aquadust-hydrogel-water-potential-plant-leaves/, 3/6/2021