Adesivo para plantas pode detetar sinais de stress em tempo real

As condições ambientais podem causar stress prejudicial às plantas, colocando desafios aos jardineiros domésticos e aos agricultores. Por conseguinte, a deteção precoce – antes de as folhas perderem a cor, murcharem ou secarem visivelmente – é crucial.

Agora, os investigadores que publicaram um relatório na ACS Sensors criaram um adesivo para plantas que deteta rapidamente o stress e transmite a informação ao agricultor. O sensor eletroquímico liga-se diretamente às folhas das plantas vivas e monitoriza o peróxido de hidrogénio, um sinal de perigo fundamental.

Pragas, seca, temperaturas extremas e infeções causam stress nas plantas. Em resposta, a bioquímica normal das plantas fica desregulada e estas produzem peróxido de hidrogénio, que também atua como um sinal entre as células para ativar os seus mecanismos de defesa.

A deteção precoce deste indício químico poderia ajudar as pessoas a adaptarem habilmente os cuidados com as plantas e a evitarem mais danos, maximizando assim o rendimento das colheitas, mesmo em condições difíceis.

Mas a maioria dos métodos atuais de deteção do peróxido de hidrogénio requer a remoção de partes da planta e várias etapas de processamento ou detetores externos que observam as alterações de fluorescência, que podem ser confundidas pela clorofila.

Além disso, os investigadores já tinham investigado dispositivos que podem ser usados pelas plantas para monitorizar o teor de água das folhas como indicador da saúde das plantas. Assim, Liang Dong e os seus colegas propuseram-se conceber um adesivo autónomo que deteta com rapidez e precisão os sinais de perigo do peróxido de hidrogénio das plantas vivas.

Para construir um adesivo que adere à parte inferior das folhas, os investigadores criaram uma série de agulhas de plástico microscópicas sobre uma base flexível. Sobre esta superfície padronizada, revestiram uma mistura de hidrogel à base de quitosana que converteu pequenas alterações no peróxido de hidrogénio em diferenças mensuráveis na corrente eléctrica. A mistura continha uma enzima que reagia com o peróxido de hidrogénio para produzir electrões e reduzia o óxido de grafeno para conduzir esses electrões através do sensor.

Os investigadores testaram os seus adesivos em plantas vivas e saudáveis de soja e tabaco e compararam-nas com plantas infetadas por bactérias que estavam sob stress. Descobriram:

• Para ambas as culturas infetadas com o agente patogénico bacteriano Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000, o sensor produziu mais corrente elétrica nas folhas stressadas do que nas saudáveis, e os níveis de corrente estavam diretamente relacionados com a quantidade de peróxido de hidrogénio presente.
• A medição do peróxido de hidrogénio pelo sensor foi precisa e confirmada por análises laboratoriais convencionais.
• Após cerca de um minuto, os adesivos mediam o peróxido de hidrogénio nas folhas a níveis significativamente mais baixos do que os anteriormente registados em sensores semelhantes a agulhas para plantas vivas.
• Os adesivos podem ser reutilizados nove vezes antes de as agulhas microscópicas perderem a sua forma.

A nova estratégia fornece informações que podem ajudar os agricultores a tomar decisões eficazes sobre as suas culturas. “Podemos obter medições diretas em menos de um minuto por menos de um dólar por teste”, afirma Dong. “Esta descoberta irá simplificar significativamente a análise, tornando prática para os agricultores a utilização do nosso sensor de remendo para a monitorização em tempo real de culturas com doenças.”

E os investigadores estão entusiasmados por continuar a avançar com a investigação. “O nosso próximo passo é aperfeiçoar a tecnologia e melhorar a sua reutilização”, conclui Dong.