Исследователи Института фундаментальной биологии и биотехнологии Сибирского федерального университета разработали способ повышения устойчивости растений к неблагоприятным условиям среды. Используя наночастицы гуминовых кислот, специалисты смогли помочь сельскохозяйственным культурам формировать естественную защиту от тяжёлых металлов, засухи и некоторых заболеваний.
Природное вещество с большими возможностями
Гуминовые кислоты широко распространены в природной среде. Они встречаются в почвах, торфе, угле, речных и болотных отложениях и известны своей способностью связывать токсичные вещества. Благодаря высокой сорбционной активности эти соединения могут удерживать тяжёлые металлы, радионуклиды и другие загрязнители.
Чаще всего гуминовые кислоты получают из перегноя — органического материала, который давно используется в сельском хозяйстве как удобрение. Однако современные исследования показали, что их потенциал гораздо шире.
Эксперимент с семенами
В ходе работы учёные применили метод предварительной обработки семян. Зёрна злаковых культур замачивали в водном растворе, содержащем наночастицы гуминовых кислот. Такой подход позволил активировать защитные механизмы будущих растений уже на стадии прорастания.
Благодаря крайне малым размерам частицы проникали в формирующуюся корневую систему и частично перекрывали клеточные поры. В ответ на это растение испытывало лёгкий окислительный стресс и начинало активно вырабатывать различные защитные соединения.
В результате вокруг корней формировалась своеобразная гелеобразная оболочка — прикорневая внеклеточная структура, способная задерживать вредные вещества из окружающей среды.
Защитный барьер для токсинов
Чтобы проверить эффективность такого механизма, исследователи добавили в экспериментальную среду частицы меди, одного из распространённых тяжёлых металлов.
Выяснилось, что сформированная растением защитная структура не позволила меди проникнуть к корневой системе. В результате токсичный элемент не оказал негативного влияния на развитие проростков.
Учёные также сравнили действие наночастиц разных размеров. В исследовании использовались:
- мелкие частицы от 3 до 12 нанометров
- более крупные около 60–70 нанометров
Наиболее эффективными оказались именно мелкие наночастицы. Они лучше выполняли роль адаптогенов — веществ, помогающих организму приспосабливаться к неблагоприятным условиям.
Проверка на клеточном уровне
Для подтверждения результатов специалисты сравнили две группы растений:
- семена, проращиваемые в обычной дистиллированной воде
- семена, предварительно обработанные раствором с гуминовыми кислотами
После воздействия частиц меди оказалось, что клетки растений из второй группы развивались нормально: процесс деления проходил без нарушений, формируя здоровую структуру тканей.
В контрольной группе наблюдались повреждения клеток и сбои в митозе, именно такие нарушения обычно вызывают тяжёлые металлы.
Перспективы для сельского хозяйства
Эксперименты проводились на морозостойких сортах пшеницы, адаптированных к климату Сибири. Однако исследователи считают, что аналогичный эффект можно получить и для других сельскохозяйственных культур.
Метод потенциально может применяться для:
- зерновых культур
- овощей, выращиваемых на приусадебных участках
- тепличных растений
К таким культурам относятся, например, огурцы, томаты и сладкий перец.
Одним из преимуществ гуминовых кислот является их природное происхождение и высокая безопасность. В отличие от некоторых химических средств обработки семян, таких как перманганат калия, они не вызывают химических ожогов и практически исключают риск передозировки.
Источник: ТАСС