Dispositivos electrónicos vestibles desvelan la vida secreta de las plantas
Puede dar la impresión de que las plantas no hacen nada, pero en realidad detectan y responden de manera activa a una gran variedad de estímulos medioambientales, como los niveles de luz, la temperatura, las concentraciones de gas, la humedad y la química del suelo, la presencia de insectos o mamíferos y otras condiciones. Muchas plantas utilizan señales eléctricas transitorias para regular la velocidad de la fotosíntesis o de la respiración, el ritmo o la dirección de crecimiento, la emisión de sustancias químicas como defensa contra herbívoros y otras respuestas fisiológicas. Hace años que los científicos son conscientes de estas señales, pero no se han aplicado en la práctica debido a las dificultades en su medición, puesto que son diminutas en relación con las interferencias electromagnéticas del entorno. El proyecto PhytlSigns de Horizonte 2020 ha logrado un gran avance mediante la creación de un dispositivo de supervisión de plantas en tiempo real y de bajo coste basado en señales bioeléctricas. «PhytlSigns es el primer "elemento vestible" para plantas que aprovecha las señales eléctricas y las traduce a formato digital antes de visualizarlas para su posterior análisis. Al amplificar las señales de las plantas y reducir el ruido de fondo, los investigadores y cultivadores pueden medir la actividad en respuesta a condiciones cambiantes», afirma la coordinadora del proyecto, Carrol Plummer. Opiniones de los clientes para la siguiente generación de sensores El proyecto sigue adelante con los planes de comercializar sensores de electrofisiología de las plantas en tiempo real, complementando los estudios científicos con la investigación sobre mercados comerciales. «Nuestro principal desafío es determinar modos eficaces de crear un mercado para los biosensores PhytlSigns, dado que la electrofisiología vegetal es relativamente desconocida. Entrevistamos a usuarios de prototipos de PhytlSigns y con sus opiniones hemos afinado la siguiente generación de sensores de electrofisiología de las plantas», explica Plummer. Los investigadores también estudiaron cómo pueden los cultivadores de tomates desarrollar nuevas variedades del fruto y cómo pueden los desarrolladores de herbicidas comprobar nuevas fórmulas. Según Plummer: «esta información nos ayudó a desarrollar estrategias para lanzar nuestro producto al mercado de forma eficaz y garantizó que fuésemos capaces de identificar nuestro mercado correctamente». Para los desarrolladores de herbicidas, queda claro que los dispositivos PhytlSigns proporcionan información sobre la efectividad de una fórmula más rápidamente mediante indicaciones visuales. «Permiten al fabricante acortar el ciclo de desarrollo de sus productos utilizando el dispositivo del mismo modo que un investigador académico. Sin embargo, los cultivadores de tomates necesitan supervisar las plantas durante periodos mucho más prolongados y desean detectar los factores de estrés de las plantas lo antes posible. Esto es similar a cómo utilizaría los sensores un cultivador profesional», destaca Plummer. Numerosas ventajas identificadas «La investigación multidisciplinar indica que la electrofisiología de las plantas es muy prometedora, y esta se encuentra en el núcleo del proyecto. Estamos encantados de fomentar vínculos entre biólogos y científicos de la información», añade Plummer. PhytlSigns reconoce que la utilización de algoritmos de aprendizaje automático proporciona importantes datos al procesar las señales electrofisiológicas de las plantas. Los científicos que investigan la emisión de señales eléctricas de las plantas o la interacción entre la emisión de señales químicas, eléctricas e hidráulicas serán los primeros en beneficiarse de los innovadores componentes electrónicos y del sofisticado procesamiento de señales de los sensores PhytlSigns. Sin embargo, el impacto más importante procederá de la aplicación de los sensores de electrofisiología de las plantas en tiempo real para reducir el número y la intensidad de intervenciones en especies vegetales de cultivo de interior, como tomates, pimientos o berenjenas. Las plantas pueden detectar muy rápidamente cambios en la irrigación, la aplicación de nutrientes y otras condiciones medioambientales, y los cultivadores pueden interpretar estas señales para optimizar las condiciones de sus cultivos. «Esto permitirá obtener un mayor rendimiento y reducir el impacto medioambiental del cultivo de especies vegetales importantes para la cadena alimentaria humana», concluye Plummer.
Palabras clave
PhytlSigns, señal, plantas, bioeléctrico, biosensor