Nanopartikler som steriliseringsmidler til erstatning for antibiotika i fytoproduktion

Et enkelt og effektivt præparat til beskyttelse af in vitro-afledte frøplanter mod phytopatogener er blevet udviklet af et videnskabeligt team af NUST MISIS sammen med kolleger fra Voronezh og Tambov. Små doser af kobberoxid-nanopartikler i dens sammensætning fungerer som en immunostimulator af planter. Som et resultat planlægger forskere at opnå et præparat, der vil øge mængden af ​​høstet plantemateriale. Resultaterne af arbejdet er blevet offentliggjort i Nanomaterials internationalt videnskabeligt tidsskrift.

Moderne metoder til massefytoproduktion omfatter opnåelse af plantemateriale af træagtige planter ved klonal mikroformering in vitro. Denne metode til vegetativ formering gør det muligt at opnå nye planter, genetisk identiske med den oprindelige prøve, i et laboratoriekar eller et andet kontrolleret forsøgsmiljø i stedet for i en levende organisme eller naturlige omgivelser.

Der er nogle udfordringer med den nye teknologi:Da næringsmedier til phytokloner giver ideelle betingelser for mikrobiel vækst, skal nye planter skabes og vedligeholdes i fuldstændig sterilitet. Antibiotika bliver i stigende grad brugt til at reducere risikoen for forurening i planter, der opformeres in vitro.

Men sammen med den bakteriedræbende effekt kan antibiotika også have en toksisk effekt på plantevæv, hæmme deres vækst og udvikling. Derudover kan mikroorganismer tilpasse sig biocidale lægemidler ved mutationer, hvilket fører til resistens af fytopatogener. Ifølge russiske videnskabsmænd kan brugen af ​​nanopartikler som steriliseringsmidler være et sikkert alternativ til antibiotika.

Forskerholdet af forskere fra NUST MISIS, Voronezh State University of Forestry and Technologies opkaldt efter G.F. Morozov og Tambov State University opkaldt efter G. R. Derzhavin havde til formål at vurdere virkningerne af kobberoxid-nanopartikler på væksten af ​​kolonier af sporedannende skimmelsvampe samt på produktionen af ​​stressresistensgener i birkekloner in vitro, når de er inficeret med phytopatogener.

"Som vi forventede, havde kobberoxid-nanopartikler en udtalt svampedræbende effekt på fytopatogener i plantekultur, hvilket stemmer overens med resultaterne af en række tidligere undersøgelser. Som mulige mekanismer for dette fænomen antager vi både spredningen af ​​kobberioner, som bl.a. et antimikrobielt middel og specifikke nanotoksiske effekter, såsom induktion af oxidativt stress eller beskadigelse af cellemembranen," sagde Olga Zakharova, en ekspert fra afdelingen for funktionelle nanosystemer og højtemperaturmaterialer ved NUST MISIS.

Interessant nok, ifølge udviklerne, blev den maksimale sterilitet af planter observeret ved den laveste koncentration af undersøgte nanopartikler. Forskere antyder, at effekten ikke opnås gennem direkte ødelæggelse af fytopatogene mikroorganismer af nanopartikler, men indirekte gennem stimulering af immunitet hos frøplanter.

"Nanopartikler i lave koncentrationer kan forårsage moderat stress i planter, hvor en af ​​reaktionerne er en ændring i deres biokemiske status. Forbindelser som peroxidaser og polyphenoler, som indgår i systemet for uspecifik beskyttelse af planter mod fytopatogene mikroorganismer, Samtidig øger en stigning i koncentrationen af ​​nanopartikler den 'nano'-inducerede stress, og den samlede effektivitet af planternes tilpasning til stress begynder at falde, hvilket i sidste ende kommer til udtryk ved et reduceret antal levedygtige mikrokloner ved den maksimale koncentration af nanopartikler," tilføjede Olga Zakharova.

Ifølge forskerne bekræfter de opnåede data udsigten til at bruge kobberoxid-nanopartikler til at optimere teknologien til plantedyrkning in vitro. Den næste fase af projektet er at præcist identificere de mekanismer, hvorved nanopartikler påvirker planter og fytopatogener. + Udforsk yderligere

Reduktion af pesticidbrug med nanopartikler