Молодые ученые Артем Угаев, Ева Петрова, Дарья Липухина и Семён Дёмин представили концепцию следующего поколения внекорневых удобрений и нанопрайминга семян с использованием оксидов цинка. Их разработка базируется на применении нанооксидных систем, предназначенных стать эффективным средством защиты для сельхозкультур в условиях засоления, засухи и загрязнения почв тяжелыми металлами.
Стандартные удобрения представляют собой соли, растворяющиеся в воде, однако растения не всегда способны эффективно их усваивать, поэтому активные вещества либо вымываются из почвы или закрепляются в ней, не доходя до культуры.
Исследователи из ЮУрГУ предлагают использовать для обработки семян раствор с нанооксидами цинка. Мельчайшие частицы размером от 30 нанометров легко проникают в клетки растений. Главное отличие данного метода - не просто внесение цинка в качестве подкормки, а создание своего рода «тренажера» для растения. Умеренный стресс, вызванный контактом с наночастицами, стимулирует внутренние защитные механизмы растения, что способствует его укреплению и повышению устойчивости к неблагоприятным факторам окружающей среды.
«Здесь работает принцип «что нас не убивает, делает нас сильнее». Наночастицы оксида цинка вызывают у растения легкий «переполох» – в клетках образуются активные формы кислорода, которые в малых дозах работают как сигнал тревоги. Растение, получив этот сигнал, начинает «тренироваться»: оно быстрее запускает свои антиоксидантные ферменты и ускоряет метаболизм. К моменту наступления настоящей жары или засухи, растение уже во всеоружии», – пояснил Артем Угаев.
В исследовании особое внимание уделяется защите растений от свинцового загрязнения. Свинец, присутствующий в почве, способен накапливаться в растениях и затем проникать в организм человека, что представляет серьезную угрозу для здоровья.
Разработанная технология не предполагает полного очищения почвы, что практически невозможно, а создает для растений защитный барьер. Ионы цинка конкурируют с ионами свинца за закрепление в клетках растений, снижая их поступление. Кроме того, наночастицы способствуют более быстрому запуску механизмов детоксикации у растений. В результате, даже при наличии загрязнений в почве, растения поглощают значительно меньше свинца. Для потребителя это означает, что овощи, зерновые и иная продукция, выращенная с использованием наноокисидов цинка, становится безопаснее. Кроме того, такие растения будут богаче полезным цинком, необходимым для укрепления иммунитета человека.
В настоящее время группа молодых исследователей под руководством доцента кафедры «Экология и химическая технология» ЮУрГУ Татьяны Крупновой сосредоточена на приложении к двум культурам: яровой пшенице сорта «Гренада» и разным сортам гороха. В ходе проведённых экспериментов установлена очевидная корреляция между применением наночастиц удобрений и положительными изменениями в устьичном аппарате растений, а также с увеличением всхожести семян и развитием мощной корневой системы.
Как отмечает Артем Угаев, при обработке семян гороха в оптимальной концентрации энергия прорастания увеличилась на 53%, всхожесть - на 50%, а длина корня - на 52% по сравнению с обычными растениями. Такие растения были крепкими, с дружной всхожестью и зеленой биомассой с высоким содержанием хлорофилла, что свидетельствует о здоровом процессе фотосинтеза.
Тем не менее, предстоит еще определиться с концентрацией. Исследования показали, что при дозировке 2 грамма на литр растения испытывают токсический стресс, тогда как эффективный диапазон варьируется от 10 до 250 миллиграмм на литр, причем для каждой культуры этот показатель имеет свои особенности.
Исследователи убеждены, что их разработка привлечёт внимание крупных агропромышленных предприятий с пропашными целевыми культурами, а также владельцев тепличных хозяйств, где можно регулировать условия выращивания для достижения наилучших результатов.
В перспективе можно выпускать препарат в компактных упаковках для фермеров и огородников-любителей.
Пресс-служба ЮУрГУ.
Источник: Минсельхоз Челябинской области.