Rośliny do życia potrzebują elektryczności. Ich tkanki są pełne sygnałów elektrycznych, które podobnie jak ludzki układ nerwowy, sterują ich aktywnością czy ostrzegają o zagrożeniach. Badacze wykorzystali właśnie ten obwód, aby sterować tempem wzrostu roślin. Okazało się, że stymulowanie elektrycznością sadzonek – w tym przypadku jęczmienia – pomaga szybciej wzrastać nowym pędom.
To więcej, niż tylko laboratoryjny eksperyment. Każdy sposób na przyspieszenie wzrostu roślin jest dobry, bo może przełożyć się na zwiększenie produkcji żywności. A to wyzwanie, które przez Organizację Narodów Zjednoczonych zostało uznane za jeden z kluczowych celów, które stoją przed ludzkością w najbliższych dekadach. Według Organizacji Narodów Zjednoczonych ds. Wyżywienia i Rolnictwa w 2022 r. od 691 do 783 mln ludzi groził głód, co stanowi wzrost o 122 mln w porównaniu z 2019 r.
Szwedzki zespół, który stoi za nowym badaniem, opracował nowy system hydroponicznej uprawy roślin, czyli takiej, w której sadzonki rozwijają się nie w glebie, a w płynie. Inżynierowie stworzyli urządzenie, które stale poddawało sadzonki jęczmienia działaniu niewielkiego napięcia. Rośliny były poddawane takiej stymulacji przez pięć dni.
Instalacje hydroponiczne są uważane za bardzo obiecujący sposób produkcji żywności. Pozwalają na hodowlę roślin przez cały rok, ograniczenie ilości zużywanych nawozów, a nawet wykorzystanie na potrzeby produkcji żywności zamkniętych struktur takich jak magazyny czy nieużywane biurowce. W hydroponicznej hodowli można ponadto wielokrotnie wykorzystywać te same składniki odżywcze i wodę, co obniża koszty produkcji i zmniejsza jej wpływ na środowisko.
Eleni Stavrinidou z Uniwersytetu w Linköping i jej współpracownicy postanowili zwiększyć wydajność takich systemów. W tym celu stworzyli rusztowania, na których w wielu warstwach posadzili sadzonki, które przez pięć dni podlegały stymulacji. Przez kolejnych pięć dni rośliny rosły bez jakiegokolwiek wpływu człowieka. Rusztowanie zbudowane było z przewodzącego polimeru i celulozy, czyli składnika ścian komórkowych roślin.
Po zakończeniu eksperymentu, rośliny stymulowane elektrycznie miały średnio o 50 procent masy tkanek i były o 30 procent dłuższe niż grupa kontrolna, czyli rośliny, które rosły bez elektrycznej stymulacji.
Nie wiadomo jeszcze, w jaki sposób prąd sprzyja wzrostowi roślin. Jest możliwe, że stymulowane rośliny wydajniej pobierają składniki odżywcze z otoczenia. W kolejnych eksperymentach naukowcy odkryli, że stymulowane rośliny wydajniej przetwarzają azotany, przekształcając je na biomasę. Co zaskakujące, naukowcy odkryli, że gwałtowny wzrost sadzonek nie nastąpił bezpośrednio po stymulacji elektrycznej, ale w ciągu pięciu dni wzrostu po wyłączeniu elektrod. Sugeruje to, że nawet krótkie, małe dawki stymulacji elektrycznej mogą mieć trwały wpływ na rośliny.
“Nasza praca skupiała się na sadzonkach i dlatego potrzebne są dalsze badania, aby wykazać, czy wzmocnienie wzrostu poprzez zabiegi stymulacyjne na wczesnych etapach wzrostu wpływa na cały cykl wzrostu roślin” – pisze zespół w swoim artykule.