Сотрудники Академии биологии и биотехнологий Д.И. Ивановского ЮФУ разработали новый способ синтеза микроэлементов наночастиц красного селена. Такой метод позволит улучшить урожайность сельскохозяйственных культур без ущерба для окружающей среды.
Селен является одним из самых необходимых для жизнедеятельности человека микроэлементов, который ежедневно должен поступать в наш организм. Селен имеет важное значение в антиоксидантной, иммунной и детоксицирующей системах защиты организма, поддерживает работу сердца и сосудов, участвует в обмене веществ. Помимо этого, селен находит применение в терапии, сельском хозяйстве, пищевых добавках и антимикробных агентах.
Наночастицы селена также важны для окружающей среды, как и для организма человека. Многие исследования последних лет указывают на значимую роль этого элемента в регуляции жизнедеятельности растений. Сейчас наиболее перспективным направлением в развитии агробиобезопасности и плодородия почв является применение нанопрепаратов на основе селена, которые на клеточном уровне воздействуют на почву, внося свою избыточную энергию, позволяющую повышать эффективность протекающих процессов, то есть являются биоактивными. Исследователи также отмечают, что чрезмерное использование селена может увеличить его накопление в тканях растений и проявлять токсичность, поэтому важно соблюдать эту тонкую грань между дефицитом селена и его избытком.
Ученые Академии биологии и биотехнологий Д.И. Ивановского ЮФУ совместно с коллегами из Индии (Университет Северной Махараштры) провели исследование, посвященное красному наноселену как новой возможности улучшить плодородие сельскохозяйственных культур.
Специалисты рассмотрели биологические методы синтеза SeNps (наночастицы селена) с использованием различных зарегистрированных микробов. Эти микробы работают как бионанофабрики, которые используют анионы селена в своих метаболических путях и обезвреживают их, образуя наноматериал в качестве побочного продукта.
«Известно, что некоторые микроорганизмы способны превращать доступные для окружающей среды токсичные оксианионы селена, такие как селенат или селенит, в менее токсичный элементарный Se(0). С помощью нанотехнологий и бактериального изолята наночастицы селена (SeNPs) были синтезированы нами из корневых клубеньков. Использованные микробы превращали селенит натрия в красный наноселен», – рассказал ведущий научный сотрудник АБиБ ЮФУ Вишну Раджпут.
Было показано, что Thaurea selenatis, β-протеобактерия, выделенная из водоемов, загрязненных селеном, превращает селенат в нано элементарный селен Se(0). Виды бактерий, такие как Lactobacillus sp., Bifidobacterium sp. и Klebsiella pneumonia, использовались для синтеза SeNPs в процессе ферментации. Дальнейшее исследование показало, что цианобактерии также способны синтезировать SeNPs.
«Мы выяснили, что биологически синтезированный [зеленый синтез] красный нано-селен более перспективен для устойчивого производства сельскохозяйственных культур и безопасен для выброса в окружающую среду из-за повышенной абсорбционной способности, улучшенной биодоступности и меньшей токсичности»,– отметил Вишну Раджпут.
Предложенный способ синтеза можно будет применять в сельском хозяйстве для повышения урожайности без ущерба для окружающей среды. Результаты исследованияученых опубликованы в научном журнале «Results in Chemistry».
Исследование выполнено в рамках реализации федеральной программы «Приоритет 2030». В своей программе развития ЮФУ формулирует пять стратегических проектов, среди которых направление «Управление почвенными ресурсами и агроклиматология», над которым активно работают ученые Академии биологии и биотехнологий Д.И. Ивановского ЮФУ.