Открытие в Технионе: нанотехнология резко повысит урожайность в Израиле
Израильские ученые разработали технологию, которая повысит урожайность сельхозкультур без ущерба для экологии
Исследователи израильского Технологического института (Техниона) в Хайфе разработали инновационную технологию введения питательных веществ внутрь растений. Она позволяет существенно увеличить объем проникающих в растение питательных веществ - с 1% до 33%. Отчет об этом достижении был опубликован в журнале Scientific Reports и представлен в Nature Press.
В основе нового метода лежат нанотехнологии, которые раньше использовались лишь для ввода лекарств в тело человека.
В пустыне, с пчелами вместо химикатов: так выращивают помидоры в Израиле
Точный перенос лекарств с помощью нанотехнологических средств - это относительно новый метод в медицинских исследованиях. Он находится в центре внимания лаборатории точечных лекарственных препаратов и персональных медтехнологий факультета химической инженерии Техниона.
Нынешнее исследование представляет собой применение данной технологии в сельском хозяйстве.
Программирование роста сельхозкультур
Исследователи загрузили питательные вещества в липосомы - сферические везикулы (то есть относительно небольшие "сумки", где запасаются питательные вещества). Эти липосомы изготовлены в лаборатории и используются в качестве обложки для жировых клеток, внутри которых и находятся требуемые питательные вещества. Полученные таким образом частицы весьма устойчивы в водной среде тела (или растения) и способны внедряться внутрь клетки.
Более того, исследователи Техниона научились их программировать таким образом, чтобы они в нужный момент распадались и выделяли энергию там, где это необходимо. В нужный момент - означает, что выделение энергии происходит исключительно в клетке и не ранее.
Липосома определяет момент, когда ей нужно распасться, исследуя уровень кислотности среды или в результате внешней стимуляции, например, в световых или тепловых лучах. Стоит подчеркнуть, что молекулы, составляющие данные частицы, - это результат обмена внутри растений, в частности, они производятся соей и потому совершенно безвредны и пригодны в пищу человеку и животным.
В нынешнем исследовании ученые использовали липосомы диаметром 100 нанометров и с их помощью переносили в растение необходимые питательные вещества, в том числе микроэлементы, такие, как железо и магний. В качестве подопытных растений использовались молодые и зрелые кусты томатов. Ученые обнаружили, что распыленные на листьях этих кустов липосомы в растворе проникают в толщу растений и доходят не только до прочих листьев, но и до самых корней.
Дезинтеграция клеток происходила только в тот момент, когда они проникали внутрь корней, после чего высвобождались питательные вещества. Как было сказано выше, новая технология позволяет растению получать не 1% нужных питательных веществ, как ранее, а 33%.
Без ущерба для экологии
Исследование проходило под руководством заведующего лабораторией доцента Ави Шредера и соискателя на вторую ученую степень Авишая Карни. По словам Шредера, "постоянный рост населения земного шара заставляет нас использовать все более эффективные технологии сельского хозяйства, которые помогут собирать еще больше качественного и здорового урожая, при этом сократив ущерб для окружающей среды.
Нынешнее исследование позволяет идти принципиально новым путем и передавать растению необходимые вещества без ущерба для экологии. Мы считаем, что успех нашего исследования приведет к расширению аналогичных работ и разработке приложений для сельского хозяйства, что позволит повысить урожайность различных растений".
Исследователи не только продемонстрировали высокую эффективность своей технологии по сравнению со стандартными методами, они также упомянули ограничения регулятора в части, связанной с дисперсией летучих частиц. Они сумели доказать, что произведенные в лаборатории липосомы остаются стабильными только при распылении с расстояния не более двух метров. Если же они перемещаются в воздухе на более дальние расстояния, они распадаются и разлагаются на безопасные компоненты (фосфолипиды, сложные эфиры многоатомных спиртов).
