11 februari 2021

Forskare vid Linköpings universitet har utvecklat biosensorer som gör det möjligt att övervaka sockernivåerna i växters vävnad i realtid – något som hittills inte varit möjligt. Informationen från sensorerna skulle kunna hjälpa jordbruket att anpassa produktionen för att klara klimatförändringarna.

Chiara Diacci installerar en biosensor i växthuset på labbet för elektroniska växter. Chiara Diacci, doktorand vid Laboratoriet för organisk elektronik, är huvudförfattare av artikeln som nu publiceras i iScience. Här sätter hon in biosensorn i en ung aspplanta. THOR BALKHED

Majoriteten av jordens befolkning livnär sig i första hand på växter som också utgör basen för hela det ekosystem vi är beroende av. Samtidigt blir vi fler människor och snabba klimatförändringar ändrar förutsättningarna för odling och jordbruk.

– Vi måste säkerställa tillgången på mat de kommande decennierna. Och det måste vi göra med samma, eller till och med mindre resurser än i dag. Därför är det viktigt att förstå hur växter reagerar på, och anpassar sig till förändringar i livsmiljön, säger Eleni Stavrinidou, biträdande professor vid Laboratoriet för organisk elektronik på institutionen för teknik och naturvetenskap vid Linköpings universitet, LiU.

Sensorer som mäter socker

Forskargruppen vid LiU, ledd av Eleni Stavrinidou, har tillsammans med Totte Niittyläs forskargrupp vid Umeå Plant Science Centre, utvecklat sensorer som är baserade på organiska elektrokemiska transistorer. Biosensorerna kan implanteras i växter och kontinuerligt mäta sockernivån i upp till två dagar för att ge information om tillväxt och andra biologiska processer. Socker är energikällan i växter, men också viktiga signalsubstanser som påverkar utveckling och växtens respons på förändringar i livsmiljön.

Biosensor implanterad i stammen på en växt.Sensorn är baserad på organiska elektrokemiska transistorer. Foto THOR BALKHEDBiosensorer som håller koll på sockernivån hos människor finns redan på marknaden i form av blodsockermätare som främst används av diabetiker. Men samma typ av teknik har hittills inte tillämpats på växter.

– Just nu används sensorerna för grundforskning på växter men i framtiden kan de användas inom jordbruket för att optimera förutsättningarna för tillväxt eller övervaka kvalitén på produkten. På sikt kan informationen också användas för att ta fram nya växtslag som växer under icke-optimala förhållanden, säger Eleni Stavrinidou.

Växternas mysterium klarnar

Regleringen av växternas ämnesomsättning och hur sockernivåernas variation påverkar tillväxten är fortfarande relativt okänt. Tidigare försök har gjorts med metoder där delar av växten skärs bort för att undersökas. Men med hjälp av den nyutvecklade biosensorn kan forskarna få information utan att skada växten och därmed lägga ytterligare en bit till pusslet om växternas ämnesomsättning.

– I våra försök hittade vi en variation i sockernivåer hos träd som inte hade observerats tidigare. Framtida studier kommer fokusera på att försöka förstå hur växternas sockernivå ändras när de utsätts för förändringar i livsmiljön, säger Eleni Stavrinidou.

Projektet finansierades av EU:s ramprogram Horizon 2020 samt Wallenberg Wood Science Center, Stiftelsen för Strategisk Forskning, Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, Vetenskapsrådet och via den svenska strategiska satsningen på nya funktionella material, AFM, som bedrivs vid Linköpings universitet.

Fotnot: Växten som används i försöken är aspplantor (Populus tremula).

Artikeln: Diurnal in Vivo Xylem Sap Glucose and Sucrose Monitoring Using Implantable Organic Electrochemical Transistor Sensors Chiara Diacci, Tayebeh Abedi, Jeewoong Lee, Erik O. Gabrielsson, Magnus Berggren, Daniel T. Simon, Totte Niittylä, Eleni Stavrinidou iScience 2020 doi: 10.1016/j.isci.2020.101966

Forskning på högsta nivå

Material

Avancerade funktionella material

Tack vare regeringens satsning på strategiska forskningsområden har forskare vid Linköpings universitet grundat ett Internationellt interdisciplinärt laboratorium för avancerade funktionella material , AFM. Forskningen bedrivs på högsta nivå.

Fler nyheter från AFM

Person i labbrock och handskar häller en blå vätska på en glasyta.

Miljövänligare metod för att skapa organiska halvledare

Forskare vid LiU har utvecklat ett nytt miljövänligare sätt att skapa ledande bläck för användning i organisk elektronik som solceller och konstgjorda nervceller. Fynden banar väg för framtidens hållbara teknologi.

Från labbet till kommersiell produkt – en lång och snårig väg

I ett laboratorium på Linköpings universitet jobbar forskare med att skapa framtidens solceller. Ett tvärvetenskapligt forskningsprojekt ska försöka hitta sätt att göra det kommersiellt.

Storsatsning på ny utrustning för materialforskning

Linköpings universitet får 44 miljoner kronor från the Wallenberg Initiative Materials Science for Sustainability, WISE, för ny vetenskaplig utrustning som ska bidra till spjutspetsforskning på material.

Senaste nytt från LiU

Deras projekt måste hålla för en rymdfärd

Swedish space corporation gav LiU-studenterna drömuppdraget: Utveckla en trycksäker apparat. Som innehåller ett experiment. Och som ska skjutas ut i rymden.

Porträtt på professor Zoran Slavnic.

Bosniska flyktingar klarade sig trots ovisshet

Två grupper flydde i omgångar från kriget i Bosnien. Den ena fick snabbt permanent uppehållstillstånd i Sverige medan den andra fick leva i ovisshet. Nu har forskare vid LiU undersökt vad det fick för följder. Resultatet är oväntat.

ung man tar paus i löpningen.

Fysisk form i tonåren kopplat till åderförfettning i medelåldern

Män som var i god fysisk form som unga hade lägre risk för åderförfettning nära 40 år senare, enligt en studie ledd av LiU-forskare. Fynden pekar mot att åderförfettning är en av mekanismerna bakom sambandet mellan fysisk form och hjärt-kärlsjukdom.