Химикаты больше не понадобятся! Как ученые разработали наноудобрение, защищающее от грибка
Изменение химического состава наноматериалов меняет реакцию растений на грибковые патогены
Чтобы остановить распространение грибковых заболеваний, фермеры обрабатывают поля ядовитыми химикатами, которые опустошают землю, не щадя и полезных микробов, живущих в почве, делая ее мертвой.
Теперь появилась новая идея: нужно помогать растениям противостоять грибкам, а не бороться с ними напрямую. Команда ученых во главе с токсикологом-экологом Джейсоном Уайтом обогащает культуры питательными веществами в формате нано, которые повышают врожденный иммунитет растений. За последние несколько лет исследователи разработали различные смеси нанонутриентов, которые повышают устойчивость к грибкам у сои, томатов, арбузов и баклажанов.
Такой подход дает растениям питательные вещества, необходимые для выработки ферментов для защиты от атак патогенных грибков.
Подход исследователей основан на их более раннем открытии: наночастицы, подаваемые в початки кукурузы из корней растения, могут возвращаться обратно в почву, просачиваясь из листьев. То есть наночастицы можно наносить непосредственно на листья.
Уайт и его коллеги провели эксперименты на баклажанах и помидорах. Команда распыляла металлические наночастицы на листья и побеги растений, а затем заразила их патогенными грибками. У растений, обработанных наночастицами, наблюдалась повышенная концентрация питательных металлов в корнях, что привело к более высокой урожайности.
Исследователи обнаружили, что наночастицы не причиняют вреда грибкам: те по-прежнему процветают. Но эти добавки позволяют растениям защищаться от грибков.
Нанонутриенты оказались эффективнее обычных удобрений благодаря их размерам, которые увеличивают скорость растворения. Нанонутриенты в тысячи раз меньше диаметра человеческого волоса, но у них достаточно большая площадь поверхности, поэтому они растворяются быстрее, чем обычные удобрения. Тем не менее, нанонутриенты достаточно велики, чтобы не растворяться сразу: они могут высвобождать питательные вещества постепенно, в течение нескольких недель.
При этом можно настраивать не только размер нанонутриентов. Также можно менять их форму и состав, чтобы стимулировать различные реакции растений. Например, Уайт и его коллеги обнаружили, что плоские частички оксида меди нанометровой толщины лучше, чем сферические наночастицы меди, предотвращают заражение грибками у соевых бобов. Это происходит благодаря более быстрому высвобождению из нанолистов заряженных атомов меди и более сильной адгезии к поверхности листа.
Уайт заявляет, что ел баклажаны, помидоры и арбузы, которые выращивал в ходе своих экспериментов, и пока не обнаружил каких-либо ухудшений здоровья.