Monitoring plant circadian rhythm: a link between biotechnology and smart plant resource management

Abstract

Savremena poljoprivreda se suočava sa sve većim izazovima usled klimatskih promena i različitih stresnih faktora koji ugrožavaju produktivnost i kvalitet useva. Rano i pouzdano otkrivanje fizioloških stresora biljaka predstavlja ključni preduslov za unapređenje agrotehničkih mera. Kao odgovor na ovaj izazov, razvijena je nedestruktivna optička metoda koja omogućava neprekidno praćenje metabolizma biljaka u realnom vremenu, bez potrebe za destruktivnim uzorkovanjem. Metoda se zasniva na spektroskopskim merenjima optičke transmisije i apsorbance listova u odabranim spektralnim oblastima, čime se obezbeđuje rana detekcija nutritivnih deficita, patogenih infekcija i reakcija biljaka na promene u svetlosnom ili vodnom režimu. Poređenje rezultata sa standardnim biološkim metodama potvrđuje da ovaj pristup može identifikovati promene u metaboličkoj aktivnosti pre pojave vidljivih simptoma. Ovaj pristup povezuje optičku fiziku, fiziologiju biljaka i principe precizne poljoprivrede, obezbeđujući okvir za unapređenje održive proizvodnje uz optimizaciju resursa i troškova.Modern agriculture is increasingly challenged by climate change and various stress factors that threaten crop productivity and quality. Early and accurate detection of plant physiological stressors is crucial for optimizing agronomic practices. In response, a nondestructive optical method was developed to enable continuous, real-time monitoring of plant metabolism without destructive sampling. The method is based on spectroscopic measurements of leaf transmittance and absorbance in selected spectral regions, allowing early detection of nutrient deficiencies, pathogenic infections, and plant responses to light or water stress. Comparative analyses with standard biological methods confirmed that this approach can detect changes in metabolic activity before visible symptoms occur. Integrating optical physics, plant physiology, and precision agriculture, the approach provides a conceptual framework for sustainable production and optimized resource use