30 september 2019

Eleni Stavrinidou och hennes forskargrupp vid Linköpings universitet har kunnat påverka cellandningen hos en tobaksplanta, med hjälp av bioelektronik, utan att plantan på minsta sätt tagit skada.

Iwona Bernacka-Wojcik, Eleni Stavrinidou och Miriam Huerta.
Iwona Bernacka-Wojcik, Eleni Stavrinidou och Miriam Huerta Thor Balkhed
Forskningen inom elektroniska växter vid Linköpings universitet bedrivs inom två olika spår, dels bygger forskarna in elektroniska kretsar i rosor och andra växter för framtidens energilagring, men de söker också vägar att påverka funktioner inne i växterna för att exempelvis göra dem tåligare mot olika stressfaktorer i miljön.

– Vi kan plantera in elektronik i växterna utan att de skadas. Forskningsområdet är nytt men vi börjar nu kunna påverka växternas fysiologi och hoppas att detta ska bli ett effektivt verktyg för att studera hur växter fungerar, men också för applikationer inom lant- och skogsbruk, säger Eleni Stavrinidou, forskningsledare för området elektroniska växter vid Laboratoriet för organisk elektronik, Linköpings universitet.

Stresshormon påverkar andningen

In i en tobaksplantas blad har forskarna Iwona Bernacka-Wojcik och Miriam Huerta nu lyckats leverera ett vanligt stresshormon i växter, ABA. Växten utsöndrar normalt Jonpumpen i tobaksplantan Foto Thor Balkhed and Miriam Huerta/LOEhormonet när den stressas av exempelvis torka eller annat extremväder. En lösning med hormonet sprayas ibland också över växter i handeln för att de ska hålla sig fräscha längre.

När forskarna levererade hormonet in i bladet kunde de visa att det spred sig över hela bladets yta och att de små porerna drog ihop sig för att inte släppa ut vatten - annars en viktig del av växtens cellandningssystem och därmed också av fotosyntesen.

– Tack vare den nya generationens jonpump, med en spets som inte är tjockare än ett hårstrå i diameter, kunde vi leverera ABA-molekyler elektroniskt in i tobaksplantans blad, utan att plantan skadas. Att fukten stannar i växten gör den exempelvis mer tålig mot torka, berättar Eleni Stavrinidou.

Att bladet eller plantan inte tar skada är en viktig del i framgången, för till skillnad från djur och människor reparerar inte växter skadade delar. Växten fäller istället det blad eller den kvist som skadats och ersätter den i bästa fall av ett nytt blad eller ett skott.

Vidareutvecklad jonpump

Den lilla jonpumpen togs fram för ett par år sedan vid Laboratoriet för organisk elektronik.
Den består av en elektrod av en ledande polymer inuti en liten behållare. Via en tunn kanal leds joner ut till exakt rätt område – in i en rottråd eller i ytan på ett blad. Behållaren fylls i det här fallet av ABA-molekyler. När en spänning läggs över elektroderna, en i behållaren och en extern, transporteras den laddade substansen via kanalen in i bladet. Mängden substans som levereras per tidsenhet är direkt proportionell mot strömstyrkan. Bara den aktiva substansen pumpas ut, inget annat, och det förekommer inget returflöde till pumpen.

– Vi kan ge växten exakt den dos den behöver och med stor precision, intygar Iwona Bernacka-Wojcik.

Resultatet från forskningen har nu publicerats i tidskriften Small, Advanced Science News.

Forskningen finansieras bland annat av medel från Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, Vetenskapsrådet och Stiftelsen för Strategisk forskning. Den är även en del i europeiska Horisont 2020:s innovationsprogram Fet Open - HyPhOE, samt den strategiska satsningen på Avancerade funktionella material, AFM, vid Linköpings universitet.

Organic electronic ion pump delivering plant hormones to leaf tissue for stomata control

Foto Thor Balkhed.

Implantable Organic Electronic Ion Pump Enables ABA Hormone Delivery for Control of Stomata in an Intact Tobacco Plant, Iwona Bernacka-Wojcik, Miriam Huerta, Klas Tybrandt, Michal Karady, Mohammad Yusuf Mulla, David J. Poxson, Erik O. Gabrielsson, Karin Ljung, Daniel T. Simon, Magnus Berggren, and Eleni Stavrinidou, Small 2019.
DOI 10.1002/smll.201902189

Kontakt

Relaterade nyheter

Två forskare i labbrock med handskar kopplar in sladdar till en bägare med vatten och en växt.

Elektronisk ”jord” ökar tillväxten hos grödor

Kornplantor växer i genomsnitt 50 procent mer när rotsystemet kan stimuleras elektriskt genom odlingssubstratet. Det visar forskare vid LiU som har utvecklat en elektriskt ledande ”jord” för hydroponi.

Eleni Stavrinidou

Hon kombinerar växter och teknik för en hållbar framtid

Eleni Stavrinidou är forskningsledare för området elektroniska växter vid Laboratoriet för organisk elektronik vid LiU. Hennes vision är att utveckla teknologier som möjliggör nya upptäckter inom växtbiologi.

Person som håller en liten träkonstruktion framför ansiktet.

Världens första trätransistor

Världens första transistor gjord av trä är utvecklad av forskare vid Linköpings universitet och KTH. Studien är publicerad i tidskriften PNAS och banar väg för vidare utveckling av träbaserad elektronik och styrning av elektroniska växter.

Forskning

Senaste nytt från LiU

LiU-flaggor framför Kårallen på Campus Valla.

Distanskurser ökar mest när antagningen till hösten är klar

Det första antagningsbeskedet är här. LiU fortsätter att locka studenter och framför allt antagningen till fristående kurser och utbildningar på distans har ökat sedan tidigare år.

Möjligt att förutse nervskador av cancerbehandling

Många kvinnor som behandlats för bröstcancer med en typ av cytostatika, taxaner, får ofta biverkningar på nervsystemet. Nu har forskare vid LiU utvecklat ett verktyg som kan förutsäga hur stor risken är för den enskilda individen.

Kvinna i bygghjälm.

Hennes uppdrag är svårt – men kul och fullt möjligt

Vi är mitt uppe i en tuff omställningen som ska rädda vår miljö och leda till en mer hållbar utveckling. Då behövs innovationskraft och kunskap, menar Marie Trogstam, LiU-alumnen som nu är chef för hållbarhet och infrastruktur hos Svenskt Näringsliv.