Галловые нематоды – это опасные микроскопические паразитические организмы, обитающие в корневой системе различных растений. Нематоды относятся к роду круглых червей. Корневые нематоды выделяют токсичные вещества, в связи с чем образуются галлы – наросты, новообразования и вздутия (узелковые утолщения) на корнях растений, где развиваются личинки. Это затормаживает рост растений, снижает урожайность и сильно сказывается на качестве продукции, так как вегетативная часть растения не может в достатке получать воду и питательные вещества для нормального функционирования.
Эти опасные паразиты могут поражать практически все виды высших растений, нанося непоправимый ущерб и приводя к огромным убыткам. Наиболее часто такая проблема встречается при выращивании томатов, огурцов и картофеля. Борьба с вредителями – очень трудная задача. На данный момент не существует эффективных методов борьбы с паразитами, если они уже поразили растение. Химические препараты воздействуют на особей, находящихся в почве, и совершенно безвредны для тех, которые находятся в корневой системе.
В борьбе с нематодами может помочь новое направление в защите растений, которое основано на инициировании устойчивости самих растений к вредителям под действием определенных веществ. В этом случае действующее вещество запускает в растении внутренние иммунные реакции и защитные механизмы.
Одним из таких веществ является микроэлемент кремний. Он играет значительную роль в питании и росте растений. Одна из важнейших функций кремния – повышение устойчивости растения к различного рода стрессам, в том числе биотическим, т.е. вызванных другими живыми организмами. В нашем случае – нематодами. Кремний способствует укреплению клеточных стенок, усиливая механический барьер клеток против действия неблагоприятных факторов.
Известно, что вещества в наноразмерной форме зачастую обладают намного более эффективным действием по сравнению с макро- и микроформой. Кремний в данном случае не исключение. Наночастицы могут непосредственно проникать в клетки растений и взаимодействовать с молекулами, что существенно повышает биологическую эффективность по сравнению с крупными частицами.
ИМЕТ РАН совместно с учеными из Института проблем экологии и эволюции А.Н. Северцова РАН были проведены исследования по воздействию коллоидного кремния на растения томатов сорта Гамаюн, зараженных галловыми нематодами. Семена томатов перед посадкой замачивали в коллоидном растворе кремния, а через несколько недель после прорастания опрыскивали тем же раствором листья зараженных нематодой растений.
Результаты показали, что в растениях, обработанных коллоидным раствором кремния, число и размер галлов корней снижается на 58%, а рост и развитие самок нематод существенно затормаживается, что говорит о явном положительном эффекте нанокремния. Растения томатов, пораженных нематодами, страдают от хлороза и недостатка воды, поэтому содержание фотосинтетических пигментов – хороший показатель состояния растений. Было установлено, что оптимальная концентрация кремния в коллоидном растворе приводит к увеличению содержания данных пигментов и нормализации физиологического состояния растений.
Нематоды ослабляют растение еще и за счет того, что вызывают нарушение минерального состава растений. Они блокируют поступление таких важных элементов как фосфор, магний, калий, сера, железо и цинк, а также провоцируют отток кальция, калия и серы из листьев в корни растения. Обработка наноразмерным кремнием не только восполняет нехватку жизненно важных элементов в составе растения, но и способствует увеличению содержания серы, калия, марганца и меди по сравнению со здоровыми растениями.
Помимо этого, наноразмерный кремний обладает ростостимулирующим действием на сами растения. Увеличивается длина и вес стебля растений, обработанных коллоидным раствором кремния. Обработка томатов нанокремнием также стимулирует рост и развитие растений, снижает зараженность корневой системы нематодами.
Таким образом, коллоидный раствор нанокремния можно использовать в качестве основы для производства препаратов защитного и ростостимулирующего действия. Применение новой технологии открывает широкие перспективы в решении задач, связанных с повышением продуктивности сельскохозяйственных растений.
Подробнее о получении наночастиц кремния и применении их в сельском хозяйстве можно посмотреть по ссылке: https://colbis.ru