Pesquisadores do Grupo de Pesquisa Interdisciplinar (IRG) de Tecnologias Disruptivas e Sustentáveis ​​para Precisão Agrícola (DiSTAP) da Aliança de Pesquisa e Tecnologia de Singapura-MIT (SMART), a empresa de pesquisa do MIT em Cingapura e o Laboratório de Ciências de Temasek Life (TLL) descobriu um uso da espectroscopia Raman para a detecção precoce da síndrome de evitação da sombra (SAS) em plantas. A descoberta pode ajudar os fazendeiros com uma intervenção oportuna contra o SAS, levando a uma melhor saúde das plantas e rendimentos de safra.

SAS é uma resposta adaptativa e fenômeno irreversível, onde as plantas buscam mais luz para superar as condições de sombra. É comumente visto em plantas com sombra vegetativa, o que é prejudicial à saúde das plantas, pois leva a uma série de problemas, incluindo obstáculos ao desenvolvimento da folha, floração precoce e enfraquecimento da estrutura da planta e do sistema imunológico .

Portanto, a detecção precoce de SAS é fundamental para a agricultura sustentável e melhores rendimentos das colheitas. No entanto, os métodos existentes para a detecção de SAS em plantas limitam-se a observar mudanças estruturais, o que dificulta a detecção precoce de SAS.

Num artigo intitulado “Resposta rápida do metabolismo na lâmina foliar e no pecíolo como marcador da síndrome de evitação da sombra”, publicado na prestigiada revista Plant Methods, os cientistas da SMART DiSTAP e do TLL explicam a sua nova forma de detectar SAS desde o início, permitindo aos agricultores intervir. a tempo de evitar os efeitos irreversíveis da SAS. A equipe construiu um instrumento de espectroscopia Raman de bancada que pode medir os níveis de carotenóides nas plantas, o que pode indicar se uma planta tem SAS.

“Nossos experimentos com espectroscopia Raman detectaram uma diminuição no conteúdo de carotenóides em plantas que possuem SAS”, disse o Dr. Gajendra Pratap Singh, coautor do artigo, diretor científico e investigador principal do DiSTAP. “Embora as plantas com maior exposição à sombra tenham desenvolvido SAS mais grave, essas alterações morfológicas só foram observadas após um a três dias. No entanto, as mudanças nas intensidades dos picos de carotenóides foram detectadas muito mais cedo, com apenas quatro horas de tratamento à sombra”.

A espectroscopia Raman e o pico de carotenóide Raman permitem a detecção precoce da síndrome de evitação da sombra (SAS) em (a) a planta modelo Arabidopsis thaliana e (b) os vegetais folhosos Kai Lan e Choy Sum. Diagramas adaptados de Sng et al., 2020. Métodos de planta 16: 144. Crédito: SMART

Usando a espectroscopia Raman, os cientistas podem medir de forma não destrutiva o conteúdo de carotenóides nas folhas das plantas e descobriram sua correlação com a gravidade da SAS e como um biomarcador máximo para o diagnóstico precoce. Isso reduz o tempo necessário para detectar o SAS de dias para horas. O método também pode ser usado para detectar SAS em plantas devido a plantações de alta densidade e pode ser particularmente útil para melhorar as práticas agrícolas urbanas.

“Realizamos nossos experimentos com várias plantas comestíveis, incluindo vegetais asiáticos frequentemente consumidos, como Kai Lan e Choy Sum”, disse o Sr. Benny Jian Rong Sng, co-autor do artigo e estudante de doutorado no grupo do Dr. Cheol Jang. no TLL e no Departamento de Ciências Biológicas da Universidade Nacional de Cingapura. “Nossos resultados mostraram que a espectroscopia Raman pode ser usada para detectar SAS, induzida por sombra e por plantios de alta densidade. Independentemente da cultura alimentar, esta tecnologia pode ser aplicada para melhorar a agricultura e satisfazer as necessidades nutricionais da população crescente de hoje.”

Dr. In-Cheol Jang, investigador principal do TLL e DiSTAP, que liderou o projeto, disse que a nova descoberta pode ajudar muito os agricultores a melhorar as práticas agrícolas urbanas. “Esperamos ajudar os agricultores urbanos a obter rendimentos agrícolas mais elevados, detectando a SAS em períodos de tempo mais curtos. Ao adotar tecnologias agrícolas escalonáveis ​​e de precisão, como sensores habilitados para espectroscopia Raman, podemos posicionar melhor cidades como Cingapura para produzir mais produtos com menos recursos, ao mesmo tempo em que alcançamos perfis nutricionais desejáveis ​​para a segurança alimentar global.”

DiSTAP Co-Pesquisador Principal, Professor Chua Nam Hai, e o Pesquisador Principal Professor Rajeev Ram também foram co-autores do artigo.

A pesquisa foi apoiada pela Fundação Nacional de Pesquisa (NRF) de Cingapura em seu programa Campus para Excelência em Pesquisa e Empresa Tecnológica (CREATE).