Los científicos llevan mucho tiempo buscando nuevas formas de monitorear continuamente cómo la cambiante disponibilidad de agua afecta a las plantas. Los métodos tradicionales para medir el potencial hídrico, un indicador clave del estrés hídrico de las plantas, requieren un muestreo invasivo que daña los tejidos. Ahora los investigadores han desarrollado Instrumentos de código abierto capaces de rastrear el estado del agua de las plantas. con una alta frecuencia sin precedentes y una precisión no destructiva. El desarrollo, realizado en el USDA, fue publicado en AoB PLANTS.
Los dendrómetros son sensores que miden los cambios radiales del tallo impulsados por la dinámica del agua de las plantas. La mayoría de los diseños existentes tienen limitaciones para el monitoreo continuo a largo plazo. Sin embargo, un equipo dirigido por Sean Gleason ha creado un novedoso dendrómetro de contacto que supera estos problemas. Al combinar los datos del dendrómetro con mediciones periódicas del potencial hídrico convencional, su dispositivo puede estimar el potencial hídrico cada minuto o menos con una alteración mínima en los tejidos vegetales que muestran poco o ningún crecimiento secundario (pecíolos, tallos monocotiledóneos).
Nuestro objetivo con este estudio no fue confirmar la relación ya reportada entre la variación del diámetro y el potencial hídrico, sino describir el desarrollo de un sensor económico que pondría a disposición de cualquier persona que necesitara datos de diámetro de alta resolución, así como las características derivadas de estos. Por lo tanto, el sensor, el software y las herramientas de análisis necesarios para recopilar y comprender estas mediciones debían ser completamente de código abierto, gratuitos o económicos, y fáciles de construir, modificar y compartir.
Gleason et al. 2024
En pruebas de laboratorio, los investigadores probaron ambos dendrómetros en girasol y maíz durante ciclos simulados de secado y riego. El sensor de contacto se fija directamente a los tallos de las plantas, mientras que la versión óptica emplea una técnica sin contacto. Sorprendentemente, los dos métodos mostraron una concordancia muy estrecha entre sí y con lecturas directas del potencial hídrico. Detectaron diferencias sutiles de 50 kPa correspondientes a ligeros cambios en la transpiración, la presión de vapor y los niveles de humedad del suelo.
Para demostrar el uso en el mundo real, el equipo implementó el dendrómetro de contacto en zumaque (typhina Rhus) ramas al aire libre durante una semana. Registró continuamente fluctuaciones naturales en el diámetro de las ramas impulsadas por el estado hídrico de la planta.
Dos ventajas clave de utilizar este nuevo dendrómetro para cuantificar el potencial hídrico son su alta frecuencia de muestreo temporal, que mide en segundos, y la capacidad de tomar muestras en múltiples puntos de la misma planta u órgano. Además, todos los diseños de hardware, software e instrucciones se publican abiertamente para que cualquiera pueda replicar y mejorar el diseño.
Poder monitorear las relaciones hídricas de las plantas con tanta frecuencia y de manera no invasiva abre nuevas oportunidades para la investigación. Los científicos pueden obtener conocimientos más profundos sobre las respuestas fisiológicas en condiciones estresantes, y los productores pueden encontrar formas de gestionar el riego de manera más sostenible mediante un seguimiento preciso de las necesidades de agua de los cultivos. Con un abastecimiento abierto que garantiza la accesibilidad, estos novedosos dendrómetros tienen el potencial de mejorar nuestra comprensión y gestión de las relaciones entre las plantas y el agua en todo el mundo, ofreciendo una herramienta revolucionaria tanto para la investigación como para la agricultura sostenible.
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Gleason S., Stewart J., Allen B., Polutchko K., McMahon J., Spitzer D. y Barnard D. (2024). “Desarrollo y aplicación de un dendrómetro económico de código abierto para detectar el potencial hídrico del xilema y el crecimiento radial del tallo con alta resolución espacial y temporal." AoB PLANTS. Disponible en: https://doi.org/10.1093/aobpla/plae009
