Technologie

Per Absorptions-Spektroskopie der pflanzlichen Sonnenuhr auf der Spur

21.09.2021 - Fraunhofer-IPM entwickelt hochgenaues optisches Messsystem für die Pflanzenphysiologie.

Wie nehmen Pflanzen Licht wahr? Ein wichtiger Aspekt bei der Beantwortung dieser Frage ist die Unter­suchung licht­empfind­licher Pflanzen­proteine, der Phytochrome. Welche Prozesse bei Phytochromen durch Licht­ein­wirkung auf molekularer Ebene ablaufen, können Forscher nun dank eines am Fraunhofer-Institut für physi­ka­lische Mess­technik in Freiburg speziell dafür maß­ge­schneiderten Messgeräts erheblich detail­lierter und genauer unter­suchen als bisher: Ratiospect 2.0 ist ein weltweit einzig­artiges optisches Absorp­tions­spektro­meter – hoch­genau und leicht zu bedienen.

Phytochrome lassen sich in pflanz­lichen Proben anhand ihrer Reaktion bei Licht­einfall nach­weisen. „Das gelingt mithilfe hoch­empfind­licher optischer Absorptions­messungen“, sagt Pflanzen­physiologe Andreas Hilt­brunner von der Uni Freiburg. „Leider gibt es dafür am Markt aber keine fertigen Standard­mess­systeme, die sich für den Einsatz in unseren Laboren eignen. Daher waren wir auf der Suche nach einem Anbieter, der ein solches Messgerät unseren Anforde­rungen entsprechend entwickeln und bauen kann.“

Sebastian Wolf, Projektleiter am Fraunhofer-IPM, war sofort begeistert: „Die Aufgabe war gleicher­maßen spannend wie konkret. Und wir waren sehr zuver­sicht­lich, ein Mess­system entwickeln zu können, das die gewünschten Anforde­rungen erfüllen kann.“ In Zusammen­arbeit mit Cornelia Klose aus der Arbeits­gruppe von Hilt­brunner, sowie mit der Freiburger Firma PSE AG haben die Forscher des Fraunhofer-IPM daraufhin das Messgerät entwickelt. Es erlaubt eine viel schnellere, genauere und empfind­lichere Messung des Phytochrom­gehalts als bisher.

Ratiospect 2.0 schaltet Phytochrom­moleküle per Laser­belichtung und vermisst die dadurch verursachten charakte­ris­tischen Trans­missions­änderungen mit sehr hoher Präzision. Das Mess­system kann sowohl Trans­missions­änderungen von 100 zu 99,999 Prozent als auch von 1,0 zu 1,0001 Prozent messen – und das in wenigen Sekunden. Dadurch ist die Arbeits­gruppe von Hilt­brunner jetzt in der Lage, Konzen­tra­tionen zu bestimmen, die sie vorher nicht auflösen konnte. Zudem können die Forscher Versuchs­reihen jetzt sogar schneller durch­führen als bisher: Ratiospect 2.0 kann Pflanzen­proben selbst­ständig hand­haben, auto­ma­ti­siert vermessen sowie die gewonnenen Mess­daten verarbeiten und verwalten.

FG / RK

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