Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Lupinen beim Trinken zugeschaut – erstmals 3D-Aufnahmen vom Wassertransport zu Wurzeln

24.07.2017

Wie Lupinen mit ihren Wurzeln Wasser aus dem Boden ziehen, haben Wissenschaftler der Universität Potsdam an der Berliner Neutronenquelle BER II erstmals in 3D fotografiert. Dafür verbesserten sie zusammen mit Kollegen vom Helmholtz-Zentrum Berlin die Zeitauflösung der Neutronentomografie gleich um mehr als das Hundertfache: Alle zehn Sekunden erstellten sie eine detaillierte 3D-Aufnahme. Die Ergebnisse liefern neue Erkenntnisse über die Wechselwirkungen zwischen Wurzeln und Böden und wurden in „Scientific Reports“ veröffentlicht.

Erstmals konnten die Potsdamer Forscher in 3D beobachten, wie Wasser aus dem Boden in die Höhe steigt und von den Wurzeln aufgenommen wird. „Dies war bislang mit dieser Zeitauflösung nur in Durchsicht durch die Probe, also in 2D, möglich“, erklärt Dr. Christian Tötzke, Erstautor der Studie, die nun in „Scientific Reports“ erschienen ist.


Zeitaufgelöste Tomographie einer Lupinenwurzel (gelbgrün), nachdem deuteriertes Wasser (D2O) von unten zugegeben wurde. Der Zeitverlauf zeigt die aufsteigende Wasserfront (H2O, dunkelblau), die durch das D2O von unten verdrängt wird. Die komplette Abfolge ergibt ein Video.

Foto: Christian Tötzke / Universität Potsdam

Die Ergebnisse erweitern das Verständnis von Wechselwirkungen zwischen Wurzeln und Böden, was sich bis hin zur Zucht und zum Anbau solcher Nutzpflanzen auswirken könnte. Die neue Aufnahmetechnik, die gut 100mal schneller ist als bisherige Verfahren, könnte es auch in anderen Proben ermöglichen, schnelle Prozesse in Echtzeit zu beobachten, etwa in Brennstoffzellen, Batterien oder Baustoffen.

Bodenforscher um Prof. Dr. Sascha Oswald von der Universität Potsdam sind regelmäßig an der Neutronenquelle BER II für Messungen zu Gast. Neutronen eignen sich hervorragend, um den Wassertransport im Boden und Pflanzenwurzeln zu beobachten.

Dafür nutzen die Wissenschaftler zusätzlich schweres, sogenanntes deuteriertes Wasser, das sich mithilfe von Neutronen sehr gut von normalem Wasser unterscheiden lässt. Mindestens eine Stunde Messzeit war bisher nötig, um an der Bildgebungsanlage CONRAD-2 mit Neutronentomografie eine detaillierte dreidimensionale Karte der Wasserverteilung zu erstellen.

Nun brachen die Forscher mit dem Paradigma, dass sich das Bild-Objekt während der Aufnahme möglichst wenig bewegen sollte, wie dies auch in der Fotografie die Regel ist. Sie ließen die Lupinenpflanze im Bodenzylinder langsam, aber durchgängig rotieren, während fortlaufend sehr kurze Aufnahmen gemacht wurden. Mit passgenauen technischen Veränderungen an CONRAD-2 durch die HZB-Experten Dr. Nikolay Kardjilov und Dr. Ingo Manke erreichte es das Team, dass solche 3D-Kartierungen nun in nur zehn Sekunden gelingen.

Die Ergebnisse sind erschienen in:
C. Tötzke, N. Kardjilov, I. Manke, S. E. Oswald, Capturing 3D Water Flow in Rooted Soil by Ultra-fast Neutron Tomography, Scientific Reports, 2017; 7:6192. DOI:10.1038/s41598-017-06046-w.
http://dx.doi.org/10.1038/s41598-017-06046-w

Kontakt: Prof. Dr. Sascha E. Oswald, Institut für Erd- und Umweltwissenschaften
Telefon: 0331 977-2675
E-Mail: sascha.oswald@uni-potsdam.de
Dr. Christian Tötzke, Telefon: 0331 977-2966


Medieninformation 24-07-2017 / Nr. 123
Dr. Barbara Eckardt

Universität Potsdam
Referat Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Am Neuen Palais 10
14469 Potsdam
Tel.: +49 331 977-2964
Fax: +49 331 977-1130
E-Mail: presse@uni-potsdam.de
Internet: www.uni-potsdam.de/presse

Edda Sattler | Universität Potsdam

Weitere Berichte zu: Lupinen Neutronen Neutronentomografie Paradigma Wassertransport

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Adenoviren binden gezielt an Strukturen auf Tumorzellen
23.04.2018 | Eberhard Karls Universität Tübingen

nachricht Software mit Grips
20.04.2018 | Max-Planck-Institut für Hirnforschung, Frankfurt am Main

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Moleküle brillant beleuchtet

Physiker des Labors für Attosekundenphysik, der Ludwig-Maximilians-Universität und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik haben eine leistungsstarke Lichtquelle entwickelt, die ultrakurze Pulse über einen Großteil des mittleren Infrarot-Wellenlängenbereichs generiert. Die Wissenschaftler versprechen sich von dieser Technologie eine Vielzahl von Anwendungen, unter anderem im Bereich der Krebsfrüherkennung.

Moleküle sind die Grundelemente des Lebens. Auch wir Menschen bestehen aus ihnen. Sie steuern unseren Biorhythmus, zeigen aber auch an, wenn dieser erkrankt...

Im Focus: Molecules Brilliantly Illuminated

Physicists at the Laboratory for Attosecond Physics, which is jointly run by Ludwig-Maximilians-Universität and the Max Planck Institute of Quantum Optics, have developed a high-power laser system that generates ultrashort pulses of light covering a large share of the mid-infrared spectrum. The researchers envisage a wide range of applications for the technology – in the early diagnosis of cancer, for instance.

Molecules are the building blocks of life. Like all other organisms, we are made of them. They control our biorhythm, and they can also reflect our state of...

Im Focus: Metalle verbinden ohne Schweißen

Kieler Prototyp für neue Verbindungstechnik wird auf Hannover Messe präsentiert

Schweißen ist noch immer die Standardtechnik, um Metalle miteinander zu verbinden. Doch das aufwändige Verfahren unter hohen Temperaturen ist nicht überall...

Im Focus: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Event News

Invitation to the upcoming "Current Topics in Bioinformatics: Big Data in Genomics and Medicine"

13.04.2018 | Event News

Unique scope of UV LED technologies and applications presented in Berlin: ICULTA-2018

12.04.2018 | Event News

IWOLIA: A conference bringing together German Industrie 4.0 and French Industrie du Futur

09.04.2018 | Event News

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Latest News

Structured light and nanomaterials open new ways to tailor light at the nanoscale

23.04.2018 | Physics and Astronomy

On the shape of the 'petal' for the dissipation curve

23.04.2018 | Physics and Astronomy

Clean and Efficient – Fraunhofer ISE Presents Hydrogen Technologies at the HANNOVER MESSE 2018

23.04.2018 | Trade Fair News

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics