Екологія
Екологія

Наночастинки кремнезему посилили імунітет рослин

Швейцарські науковці продемонстрували, що наночастинки діоксиду кремнію можуть стимулювати імунітет рослин до збудників захворювань. При цьому частинки безслідно розкладаються та не шкодять довкіллю, тож вчені сподіваються, що їх можна використати як заміну наявним пестицидам. Дослідження оприлюднене у журналі Nature Nanotechnology.

Marie-Lan Nguyen

Marie-Lan Nguyen

Чому шукають заміну пестицидам?

Без пестицидів зараз не обходиться майже жоден агроном. Це не дивно, оскільки кількість необхідної їжі дедалі більше зростає, але чимало шкідників та патогенів рослин стають перешкодою для забезпечення наших потреб. З іншого боку, пестициди можуть завдавати значної шкоди довкіллю та здоров’ю людини. То що ж робити? Рослини часто розглядаються як дуже прості та беззахисні організми, але так здається лише на перший погляд. Насправді у них навіть є аналог імунної системи хребетних, який називається системною набутою стійкістю. Вона полягає у виробленні резистентності до широкого спектра патогенів після попередньо інфікування одним із них. Науковці з Інституту Адольфа Меркле та Фрібурзького університету вирішили знайти способи індукувати цей захисний механізм без необхідності інфікування рослини.

Що знайшли науковці?

Відомо, що імунну реакцію рослин може провокувати силікатна кислота, що зустрічається в ґрунті. Але дослідники звернули увагу на те, що виділяти її можуть у невеликих кількостях також аморфні наночастинки кремнезему, діоксиду кремнію. Ми їх зазвичай використовуємо як антизлипальний агент в харчових продуктах, приміром, солі. Тоді вчені подумали, що можна використати ці частинки для стимуляції імунітету культурних рослин.

Дослідники створили штучні наночастинки діоксиду кремнію, які мають високий вміст ортосилікатної кислоти, однак виділяють її повільно. Це дозволить не призвести рослини до стресу від раптової високої дози кислоти та не викликати протилежний від бажаного ефект, що інколи спостерігається при обробленні рослин безпосередньо розчином ортосилікатної кислоти.

Ідея з наночастинками спрацювала?

У лабораторних дослідах вчені перевірили свою гіпотезу на різушці Таля (Arabidopsis thaliana), яку інфікували бактерією Pseudomonas syringae. Оброблення рослини наночастинками допомогло підвищити стійкість її до патогену, стимулюючи вироблення нею свого природного гормону саліцилової кислоти.

Подальші досліди показали, що поглинання рослиною наночастинок відбувається лише в її листках, через пори. До того ж частинки діоксиду кремнію не поширюються далі по рослині, а безслідно розкладаються в присутності води. Це означає, що застосування наночастинок діоксиду кремнію не шкодитиме довкіллю та здоров’ю людей. У наступних роботах дослідники планують вивчити можливість застосування їхньої технології проти інших бактерій та вірусів рослин та довготривалі ефекти від нього.