Аэрозоли из наночастиц улучшили рост помидоров

Исследователи из США использовали наночастицы оксида титана и оксида цинка для увеличения абсорбции света листьями томатов и создании питательной среды для растений. Ученые считают, что таким способом можно повысить урожайность этих растений. Работа опубликована в журнале Metallomics, кратно о ней можно прочесть на сайте Phys.org.

Авторы проанализировали влияние наночастиц оксид титана и оксида цинка на объем лиственной массы, урожайность и токсичность томатов в процессе выращивания. Вещества были выбраны не случайно: например, TiO₂ – фотокаталитический бактерицид, способный под действием света разлагать органические соединения. Ученые полагают, что он может, таким образом, участвовать в процессах усвоения различных веществ из почвы растением. ZnO активно исследуется как питательная добавка – ранние исследования показали, что цинк из наночастиц активно усваивается бобами, но при этом сами они не попадают в зерна, что делает такой способ подкормки безопасным для применения в пищевой промышленности.  

Ученые опрыскивали и поливали растения растворами в разных концентрациях. Затем через определенные промежутки времени измеряли высоту, количество хлорофилла в зеленых частях растений, брали пробы на содержание наночастиц в листьях, корнях и плодах, изучали их с помощью методов масс-спектрометрии и просвечивающего электронного микроскопа. Результаты сравнивали с контрольной группой, которую выращивали в тех же условиях, но без добавок в почву наночастиц.

Оказалось, что опрыскиваемые растения производят на 80 процентов (по массе) больше плодов, чем контрольная группа. Ученым также удалось доказать, что наночастицы оксида титана оказывают влияние на количество хлорофилла в листьях и способствует фотосинтезу. К сожалению, механизмы, которые приводят к такому результату, не были изучены и остаются предметом дискуссий.

Кроме того, оказалось, что аэрозоли наночастиц гораздо эффективнее растворов в процессах усвоения питательных добавок – растениями усваивалось всего 20 процентов в случае растворов и 80 – если использовался метод распыления аэрозоля. Ученые объясняют это тем, что при опрыскивании обрабатывается гораздо большая площадь растения, чем если усвоение происходит только через корни.

Важной частью работы также стало исследование распределения наночастиц в различных частях растения. Это необходимо для понимания возможности применения метода на практике, поскольку влияние таких материалов на безопасность пищевых продуктов недостаточно изучена. Ученые отметили, что наночастицы не изменяют своей морфологии, встраиваясь в ткани растения, в основном в стебель и листья, практически не влияя на плоды.

Нанотехнологии находят применение во все большем количестве областей – от медицины до запоминающих электронных устройств, -  а в последнее время к этому списку добавили еще и агротехнику. С помощью наночастиц планируют не только исследовать процессы, влияющие на урожайность и устойчивость растений, но и улучшать эти качества, модифицируя питательную среду или даже сами растения.  За последнее десятилетие ученые уже испробовали различные материалы – углеродные, металлические, композитные наночастицы и даже дендримеры - некоторые из них уже используются в сельском хозяйстве таких перенаселенных стран, как Китай или Индия.