Население нашей планеты растёт, а это требует повышения производства пищи. Но так как объемы пахотных земель увеличиваются незначительно, предприятия повышают урожайность, обрабатывая растения специальными химическими веществами для борьбы с паразитами, вредителями и возбудителями болезней. Поэтому из года в год объем производства этих веществ химической промышленностью растет.
По данным ВОЗ, производители сельскохозяйственной продукции используют больше 1000 видов пестицидов и фунгицидов, большинство из которых – синтетические органические вещества. Часть из них опасны для здоровья человека и животных.
Чтобы снизить нагрузку на биосферу и обезопасить людей и животных от отравления, ученые СФУ совместно с коллегами из СИФИБР СО РАН предложили альтернативный способ повысить урожайность сельскохозяйственных растений. Они разработали и испытали композитные наночастицы на основе естественных полисахаридов, выступивших в роли «матрицы», а также селена и марганца в качестве «наполнителя».
Исследователям удалось увеличить всхожесть образцов сои на 50%, а урожайность – на 30%. При этом они смогли избежать накопления в растении потенциально ядовитых веществ. По словам ученых, новый нанокомпозит повышает устойчивость сои к бактериальным заболеваниям, стимулирует всхожесть и рост как здоровых растений, так и уже зараженных организмов.
Константин Крутовский, профессор Института фундаменальной биологии и биотехнологии СФУ, отметил, что основой препарата стали природные сахара растительного происхождения – крахмал, каррагинан и арабиногалактан, которые используются в пищевой промышленности и в качестве биологически активных добавок.
«Благодаря своей конструкции нанокомпозиты обладают привлекательностью для бактерий, которые потребляют эти сахара в качестве пищи. А наличие наночастиц металлов обуславливает токсичность этих соединений для микроорганизмов, поскольку они не приспособлены усваивать селен и марганец», – добавил исследователь.
Исследования проводились на образцах сои в качестве примера сельскохозяйственной культуры и бактериях Pectobacterium carotovorum в роли возбудителя, способного вызывать появление «мягкой гнили» на таких растениях, как картофель, лук, морковь, перец, салат, соя, тыква и других.
В будущем специалисты планируют изучить влияние композитных наночастиц на работу стрессовых генов растений.
Результаты исследования представлены в Plant Growth Regulation.
Научным открытиям в области продовольственной безопасности также посвящен проект «Автостопом по науке. Сибирский путь», который реализуется при поддержке гранта Министерства науки и высшего образования России.
*Фото взяты из открытых источников.