پیام خوزستان - ایسنا / گیاهان نیز مانند دیگر جانداران در برابر تغییرات محیطی واکنش نشان می‌دهند، اما بسیاری از این واکنش‌ها از بیرون دیده نمی‌شوند. پژوهشگران حسگری ساخته‌اند که می‌تواند برخی نشانه‌های درونی تنش گیاه را در لحظه اندازه بگیرد؛ روشی که شاید در آینده به شناسایی زودتر نیازهای گیاهان کمک کند.
کم‌آبی، گرمای شدید و نور زیاد از شرایطی هستند که می‌توانند گیاهان را تحت فشار قرار دهند. این فشار همیشه بلافاصله به شکل پژمردگی یا تغییر رنگ برگ‌ها ظاهر نمی‌شود؛ ممکن است گیاه پیش از بروز نشانه‌های آشکار، تغییراتی را درون سلول‌های خود آغاز کرده باشد. شناخت این واکنش‌های پنهان می‌تواند به پژوهشگران کمک کند بفهمند گیاه چه زمانی و چگونه به محیط پاسخ می‌دهد. این موضوع برای کشاورزی نیز اهمیت دارد، زیرا تشخیص زودهنگام تنش می‌تواند در آینده برای مدیریت بهتر شرایط رشد به کار آید.
یکی از مولکول‌هایی که در واکنش‌های گیاه نقش دارد، پراکسید هیدروژن است. گیاهان در حالت عادی مقدار کمی از این مولکول را می‌سازند و از آن برای فرستادن پیام‌هایی استفاده می‌کنند که به فعال‌شدن دفاع در برابر عوامل بیماری‌زا، مانند قارچ‌ها و باکتری‌ها، کمک می‌کند. اما گرما یا نور بیش از اندازه می‌تواند تولید آن را افزایش دهد. مقدار زیاد پراکسید هیدروژن ممکن است به بافت گیاه آسیب برساند و مشکلات دیگری ایجاد کند. اندازه‌گیری این مولکول آسان نیست، چون روش‌های پیشین می‌توانستند به نمونه‌برداری از بخش‌هایی از گیاه نیاز داشته باشند و خود به آن آسیب بزنند.
برای بررسی این مسئله، پژوهشگرانی از دانشگاه علم و فناوری ملک عبدالله در شهر ثوال عربستان سعودی، حسگری برای سنجش پراکسید هیدروژن طراحی کردند. پژوهش آنان بر ساخت وسیله‌ای متمرکز بود که بتواند بدون آسیب جدی به گیاه، نشانه‌ای از واکنش‌های درونی آن را اندازه‌گیری کند. این دستگاه به اندازه یک سکه کوچک است و روی برگ قرار می‌گیرد.
حسگر از گرافن ساخته شده؛ ماده‌ای که در این پژوهش با استفاده از لیزر برای ساخت بخش حسگر به کار رفته است. دستگاه سوزن‌های بسیار باریکی دارد که هرکدام حدود ۰٫۴ میلی‌متر پهنا دارند. این سوزن‌ها مقدار کمی مایع را از داخل برگ می‌گیرند تا حسگر بتواند پراکسید هیدروژن را اندازه بگیرد. پژوهشگران دستگاه‌ها را روی گیاهان آلوئه‌ورا در گلخانه نصب کردند و برای برخی از گیاهان نور بسیار شدیدی به کار بردند. آزمایش‌ها در دمای معمول رشد، حدود ۱۹ درجه سانتی‌گراد، و نیز در دمای بالاتر، حدود ۲۸ درجه، انجام شد.
اندازه‌گیری‌ها نشان دادند که پس از تاباندن نور شدید، مقدار پراکسید هیدروژن در گیاهان تقریباً بلافاصله افزایش یافت. این افزایش در دمای بالاتر شدیدتر بود. در هر دو دما، مقدار این مولکول پس از حدود یک ساعت کاهش پیدا کرد. به این ترتیب، حسگر توانست تغییرات یک نشانه درونی گیاه را در پی تغییر نور و دما ثبت کند؛ تغییری که لزوماً همان لحظه از ظاهر گیاه قابل تشخیص نیست.
این یافته‌ها نشان می‌دهند که دما و نور می‌توانند واکنش‌های درونی گیاه را به سرعت تغییر دهند. افزایش پراکسید هیدروژن بخشی از پاسخ گیاه به شرایط تنش‌زا است، اما مقدار زیاد آن می‌تواند برای بافت‌ها زیان‌بار باشد. از آنجا که گرما و موج‌های گرمایی ممکن است برای گونه‌های گیاهی مهم مشکل‌ساز شوند، شناخت دقیق‌تر زمان و شدت واکنش گیاه می‌تواند به بررسی اثر تغییرات آب‌وهوایی بر گیاهان کمک کند.
مجریان این تحقیق می‌گویند روش فوق، پایش سلامت گیاه را به سمت اندازه‌گیری مستقیم نشانه‌های فیزیولوژیک تنش می‌برد، به جای آن‌که تنها بر نشانه‌های ظاهری یا شرایط بیرونی محیط تکیه کند. حسگری که بتواند به‌طور پیوسته تغییرات درون برگ را دنبال کند، ممکن است در آینده اطلاعات دقیق‌تری درباره واکنش گیاه فراهم کند. با این حال، هنوز باید دستگاه روی گونه‌های گیاهی گوناگون آزمایش شود و پیش از استفاده عملی کشاورزان، کارهای بیشتری لازم است. از این رو، کاربرد آن در مزرعه هنوز هدفی آینده‌نگرانه است.
قابل ذکر است مقاله علمی پژوهشی برگرفته از این نتایج جالب، در نشریه معتبر Cell Reports Physical Science وابسته به انتشارات Cell Press منتشر شده است.