Исследователи Академии биологии и биотехнологий Д. И. Ивановского и Международного исследовательского института интеллектуальных материалов ЮФУ разрабатывают композитные материалы на основе наночастиц для доставки салициловой кислоты в растения в контролируемом режиме. Это совершенно новый подход, который может увеличить урожайность сельскохозяйственных культур в условиях неблагоприятного климата.
В современном мире едва ли можно встретить человека, незнакомого с салициловой кислотой, ведь она сама, как и ее производные, например, аспирин, широко используются в медицине в качестве эффективных противовоспалительных средств. Мало кто знает, но салициловая кислота также является одним из важнейших фитогормонов, позволяющих растениям бороться с возбудителями заболеваний, а также неблагоприятными климатическими условиями. Например, такими, как засуха.
Растения сами могут вырабатывать салициловую кислоту, однако, они не всегда способны поддерживать её необходимый уровень. Многие отечественные исследования свидетельствуют о том, что внесение препаратов салициловой кислоты в почву или опрыскивание ими листьев стимулирует рост и развитие сельскохозяйственных растений, улучшает фотосинтез, а также приводит к накоплению в тканях полезных соединений: алколоидов, флавоноидов, терпеноидов, витаминов и прочих. Несмотря на такие хорошие характеристики, везде нужно знать меру – применение салициловой кислоты, как и любого другого фитогормона, должно быть строго дозированным, иначе она для растений станет «ядом». Поэтому перед современными исследователями стоит важная задача разработки не только систем доставки салициловой кислоты, но также и способов ее постепенного длительного высвобождения.
Совместными усилиями ученых Академии биологии и биотехнологий Д. И. Ивановского и Международного исследовательского института Интеллектуальных материалов в Южном федеральном университете разрабатываются композитные материалы для адресной доставки и контролируемого высвобождения фитогормонов. По словам специалистов, за последние годы наиболее перспективными являются композиты на основе наночастиц как органического, так и неорганического происхождения. Малые размеры наночастиц позволяют им преодолевать защитные барьеры клеток и более эффективно доставлять салициловую кислоту в растения.
«Композиты на основе наночастиц полисахаридов способны разлагаться при изменении рН, что обеспечивает медленное высвобождение салициловой кислоты. Кроме того, продукты их разложения биосовместимы и не наносят вреда растениям. Химическая модификация полисахаридов позволяет создавать материалы, чувствительные не только к рН, но и к окислительно-восстановительному потенциалу, что значительно расширяет возможности высвобождения фитогормонов. Известны подобные разработки также для наночастиц оксида кремния и церия», – рассказал инженер МИИ ИМ Владимир Поляков.
По словам специалиста, создание подобных композитов – это совершенно новый и высокоэффективный подход к применению фитогормонов, который пока еще широкомасштабно не внедрен в сельское хозяйство. Результаты работы ученых ЮФУ, опубликованные в журнале Plants, будут иметь важное значение для разработки систем адресной доставки растениям фитогормонов на основе наночастиц. Использование таких материалов может повысить эффективность их применения, что позволит значительно повысить урожайность сельскохозяйственных культур, особенно в странах с неблагоприятными климатическими условиями.
Работа поддержана грантом Российского научного фонда (РНФ), а также выполнена в рамках реализации проектов ЮФУ «Управление почвенными ресурсами и агроклиматология» и «Форсаж материалов» федеральной программы «Приоритет 2030».