Laboratorietester. Kredit:Voronezh State University of Forestry and Technologies uppkallad efter G.F. Morozov
Ett enkelt och effektivt preparat för att skydda in vitro-härledda plantor från fytopatogener har utvecklats av ett vetenskapligt team av NUST MISIS tillsammans med kollegor från Voronezh och Tambov. Små doser av nanopartiklar av kopparoxid i dess sammansättning fungerar som en immunstimulator av växter. Som ett resultat planerar forskare att skaffa ett preparat som kommer att öka mängden skördat plantmaterial. Resultaten av arbetet har publicerats i Nanomaterials internationell vetenskaplig tidskrift.
Moderna metoder för massfytoproduktion inkluderar att erhålla plantmaterial av vedartade växter genom klonal mikroförökning in vitro. Denna metod för vegetativ förökning gör det möjligt att erhålla nya växter, genetiskt identiska med originalexemplaret, i ett laboratoriekärl eller annan kontrollerad experimentell miljö snarare än i en levande organism eller naturlig miljö.
Det finns vissa utmaningar med den nya tekniken:eftersom näringsmedia för fytokloner ger idealiska förutsättningar för mikrobiell tillväxt, måste nya växter skapas och underhållas i fullständig sterilitet. Antibiotika används alltmer för att minska risken för kontaminering i växter som förökas in vitro.
Men tillsammans med den bakteriedödande effekten kan antibiotika också ha en toxisk effekt på växtvävnader, hämma deras tillväxt och utveckling. Dessutom kan mikroorganismer anpassa sig till biocidläkemedel genom mutationer, vilket leder till resistens hos fytopatogener. Enligt ryska forskare kan användningen av nanopartiklar som steriliseringsmedel vara ett säkert alternativ till antibiotika.
Forskargruppen av forskare från NUST MISIS, Voronezh State University of Forestry and Technologies uppkallad efter G.F. Morozov och Tambov State University uppkallat efter G. R. Derzhavin syftade till att bedöma effekterna av kopparoxidnanopartiklar på tillväxten av kolonier av sporbildande mögelsvampar, såväl som på produktionen av stressresistensgener i björkkloner in vitro när de infekterades med fytopatogener.
"Som vi förväntade oss hade kopparoxidnanopartiklar en uttalad svampdödande effekt på fytopatogener i växtodling, vilket stämmer överens med resultaten från ett antal tidigare studier. Som möjliga mekanismer för detta fenomen antar vi både diffusion av kopparjoner, vilket är ett antimikrobiellt medel och specifika nanotoxiska effekter, såsom induktion av oxidativ stress eller skada på cellmembranet, säger Olga Zakharova, expert från avdelningen för funktionella nanosystem och högtemperaturmaterial vid NUST MISIS.
Intressant nog, enligt utvecklarna, observerades den maximala steriliteten hos växter vid den lägsta koncentrationen av nanopartiklar som studerades. Forskare föreslår att effekten inte uppnås genom direkt förstörelse av fytopatogena mikroorganismer av nanopartiklar, utan indirekt genom stimulering av immunitet hos plantor.
"Nanopartiklar i låga koncentrationer kan orsaka måttlig stress hos växter, en av reaktionerna på det är en förändring av deras biokemiska status. Föreningar som peroxidaser och polyfenoler, som ingår i systemet för ospecifikt skydd av växter mot fytopatogena mikroorganismer, Samtidigt ökar en ökning av koncentrationen av nanopartiklar den "nano"-inducerade stressen, och den totala effektiviteten av växtanpassning till stress börjar minska, vilket i slutändan manifesteras av ett minskat antal livskraftiga mikrokloner vid maximal koncentration av nanopartiklar," tillade Olga Zakharova.
Enligt forskarna bekräftar de erhållna uppgifterna möjligheten att använda nanopartiklar av kopparoxid för att optimera tekniken för växtodling in vitro. Nästa steg i projektet är att noggrant identifiera de mekanismer genom vilka nanopartiklar påverkar växter och fytopatogener. + Utforska vidare
