Penanda Kekurangan Air pada Tanaman

Jika para ilmuan di Iowa menciptakan sensor untuk mengkur kebutuhan air, maka ilmuan di Massachusetts Institute of Technology ( MIT) menciptakan sensor yang mampu mendeteksi tanaman yang terancam bahaya karena kekurangan air.

Sensor yang dikembangkan ilmuan MIT ini juga bisa dicetak ke daun tanaman dan mampu mengungkap saat-saat dimana tanaman mengalami kekurangan air. Kondisi ini bisa menjadi sebuah peringatan dini kepada petani saat tanaman mereka dalam bahaya. Teknologi ini tidak hanya bisa menyelamatkan tanaman hias yang terabaikan namun, hal yang lebih penting adalah memberi peringatan awal kepada petani saat tanaman mereka dalam bahaya.

"Teknologi ini merupakan indikator awal untuk masalah kekeringan yang kita miliki pada aplikasi pertanian," kata Michael Strano,profesor bidang teknik atom dan karbon di MTI. Strano juga merupakan penulis utama dalam studi ini. "Sulit untuk mendapatkan informasi ini dengan cara lain.

Anda dapat memasukkan sensor ke dalam tanah, atau Anda dapat melakukan pencitraan dan pemetaan satelit, namun Anda tidak pernah benarbenar tahu bagaimana kondisi tanaman sebenarnya," kata Strano Strano telah memulai kerjasamanya dengan produsen pertanian besar untuk mengembangkan sensor ini dan digunakan pada tanaman pangan.

Strano percaya bahwa teknologinya juga bermanfaat bagi tukang kebun dan petanian perkotaan. "Teknologi ini juga dapat membantu peneliti mengembangkan cara baru untuk merancang tanaman tahan kekeringan," katanya. Penelitian ini sendiri diterbitkan dalam jurnal Lab on a Chip edisi November lalu.

Bisa Dicetak

Ketika tanah mengering, pertumbuhan tanaman melambat, tanaman mengurangi aktivitas fotosintesis, dan menderita kerusakan pada jaringan tubuh mereka. Beberapa tanaman mulai layu, tapi yang lain tidak menunjukkan tanda-tanda masalah yang mencolok sampai mereka benar-benar mengalami bahaya yang signifikan.

Sensor MIT yang baru memanfaatkan stomata tanaman, yakni pori-pori kecil di permukaan daun yang memungkinkan air menguap. Saat air menguap dari daun, tekanan air turun, memungkinkannya menarik air dari tanah melalui proses yang disebut transpirasi.

Ahli biologi tanaman tahu bahwa stomata terbuka saat terpapar cahaya dan menutup dalam gelap, namun dinamika membuka dan menutup ini sedikit dipelajari karena belum ada cara yang baik untuk mengukurnya secara langsung secara real time.

"Orang sudah tahu bahwa stomata merespons cahaya, terhadap konsentrasi karbon dioksida, sampai kekeringan, tapi sekarang kita bisa memantaunya terus menerus," kata Volodymyr Koman.

Koman merupakan salah satu peneliti yang terlibat dalam riset ini. Untuk membuat sensornya, para periset MIT menggunakan tinta yang terbuat dari tabung nano karbon - tabung karbon berongga kecil yang mengalirkan listrik - dilarutkan dalam senyawa organik yang disebut sodium dodecyl sulfate, yang tidak merusak stomata.

Tinta ini bisa dicetak di pori-pori untuk membuat sirkuit elektronik. Saat pori tertutup, sirkuitnya utuh dan arusnya bisa diukur dengan menghubungkan sirkuit ke perangkat yang disebut multimeter. Saat pori terbuka, sirkuit rusak dan arus berhenti mengalir, memungkinkan para peneliti untuk mengukur secara akurat saat pori tunggal terbuka atau tertutup.

Dengan mengukur pembukaan dan penutupan ini selama beberapa hari, dalam kondisi normal dan kering, para periset menemukan bahwa mereka dapat mendeteksi, dalam dua hari, saat tanaman mengalami tekanan air.

Periset menemukan bahwa stomata membutuhkan sekitar tujuh menit untuk membuka setelah paparan cahaya dan 53 menit untuk menutup saat gelap datang, namun respons ini berubah selama kondisi kering. Ketika tanaman kekurangan air, para peneliti menemukan bahwa stomata rata-rata membuka 25 menit, sementara jumlah waktu untuk stomata akan turun menjadi 45 menit.

Peringatan Kekeringan

Untuk penelitian ini, para peneliti menguji sensor pada tanaman bunga bakung yang dikenal memiliki stomata besar. Untuk menerapkan tinta ke daun, para peneliti menciptakan cetakan cetakan dengan saluran mikofluida. Saat cetakan ditempatkan pada daun, tinta yang mengalir melalui saluran diendapkan ke permukaan daun.

Tim MIT sekarang sedang mengerjakan cara baru untuk menerapkan sirkuit elektronik hanya dengan menempatkan stiker di permukaan daun. Selain produsen pertanian skala besar, tukang kebun dan petani perkotaan mungkin akan tertarik pada perangkat ini. "Ini bisa memiliki implikasi besar untuk pertanian, terutama dengan perubahan iklim, di mana Anda akan kekurangan air dan perubahan suhu lingkungan," kata Koman.

Dalam pekerjaan terkait, laboratorium Strano sedang menjajaki kemungkinan menciptakan array dari sensor ini yang dapat digunakan untuk mendeteksi cahaya dan menangkap gambar, sama seperti kamera.

nik/berbagai sumber/E-6