Donya wis suwe wiwit boom babagan produk organik sing kudu memenuhi kritéria tartamtu, kalebu ramah lingkungan. Lan carane entuk kemurnian sing dikarepake, yen meh kabeh crops rentan kanggo penyakit sing disebabake dening mikroba? Ora gampang ngatasi masalah kasebut tanpa "kimia". Mula, para ilmuwan mikir babagan carane nggawe bahan kimia ora mbebayani kanggo tanduran lan kesehatan manungsa. Alla PERFILYEVA, Peneliti Senior ing Laboratorium Interaksi Tumbuhan-Mikrobial Institut Siberian Fisiologi Tumbuhan lan Biokimia Cabang Siberia saka Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia, Calon Ilmu Biologi, njupuk solusi masalah iki bebarengan karo tim ilmiah dheweke. . Topik riset "Perbaikan tanduran tetanèn saka fitopatogen bakteri lan jamur nggunakake nanokomposit selenium sing diduweni dening sintesis kimia lan mikrobiologis" didhukung dening hibah saka Presiden Federasi Rusia.
- Mikroba phytopathogenic minangka agen penyebab penyakit tanduran sing ditanem, ujare Alla. Bisa dadi virus, bakteri utawa jamur. Amarga owah-owahan iklim global, macem-macem mikroba patogen berkembang, kalebu nyebar menyang wilayah anyar. Patogen nyebabake kekalahan materi tanduran - rotting bolam, tubers tanduran. Akibaté, wutah tanduran saya suwe saya suwe saya suwe: ukurane kanthi wutuh utawa organ-organé suda - godhong dadi cilik, sistem oyot ora berkembang. Owah-owahan pigmentasi: kuning ana, organ dadi ijo pucet. Godhong lan batang layu, kasus mati lengkap tanduran ora umum. Kabeh iki, mesthi, duwe pengaruh negatif ing potong.
– Carane menehi hasil karo?
- Kanggo nyuda mikroorganisme fitopatogen, pestisida beracun digunakake. Nanging, padha tumindak marang jamur lan ora efektif marang bakteri. Nanging dana kasebut mesthi dibutuhake.
- Ternyata bakteri phytopathogenic ngrusak kabeh lan ora ana sing bisa ditindakake?
- Ora ana bathi kanggo fitopatogen kanggo ngrusak kabeh, amarga butuh basis panganan. Yen dheweke ngilangi tanduran inang, mula dheweke ora bakal duwe papan kanggo urip lan ora ana sing bisa dipangan. Mulane, fitopatogen nyandhet tanduran kanthi bertahap.
Pangembangan penyakit kasebut dipengaruhi dening kondisi cuaca, kadhangkala padha dadi disenengi wong, dudu patogen. Contone, macem-macem rot, kalebu penyakit blight pungkasan, berkembang luwih aktif ing musim panas sing adhem lan udan, lan cuaca garing lan panas ora cocog kanggo dheweke. Kadhangkala mundhut panen sing signifikan lan jumlahe 40-70%. Siji kudu nyathet kasunyatan manawa phytopathogen ora bisa digunakake dhewe. Minangka aturan, ana efek kompleks jamur lan bakteri ing tanduran. Akibaté, siji infèksi (asring jamur) weakens organisme tanduran, lan liyane saka phytopathogens nyerang mengko.
- Pranyata sawetara crops ngirim ora thukul ing kabeh - bakal bakteri mangan mau tho?
- Minangka asil pilihan jangka panjang, wong milih varietas tanduran sing paling tahan. Nanging, évolusi fitopatogen dadi sejajar karo évolusi tanduran inang - uga dadi luwih ulet.
- Obat apa sing saiki dikembangake kanggo ngatasi masalah kasebut?
- Mikroorganisme phytopathogenic tahan banget marang faktor lingkungan, amarga bisa nglampahi sebagian urip ing njaba organisme tanduran inang, ana ing lemah. Mulane, ora kabeh zat bisa mengaruhi kelangsungan hidup. Iki aku ngerti saka pengalaman dhewe nyoba macem-macem bahan kimia.
- Napa sampeyan mutusake nyoba nanokomposit selenium?
Selenium minangka mikronutrien penting kanggo kabeh organisme urip. Iki minangka bagean saka enzim sing dibutuhake kanggo sel, nduweni aktivitas biologis sing dhuwur lan efek antioksidan. Nanging, isine ing lemah ing saindenging jagad ora cukup.
Ing komposisi nanocomposites, selenium ana ing wangun nanopartikel. Ora ana biaya, ukurane nganti 100 nanometer. Dibandhingake karo senyawa konvensional unsur kimia, nanopartikel kudu dikonsumsi kanthi volume sing luwih cilik. Ing jumlah gedhe, padha duwe efek beracun.
Nalika nggawe nanokomposit, nanopartikel dikempalken ing jero molekul gedhe (matriks). Iki minangka polimer alami, contone, pati sing dipikolehi saka kentang, utawa karagenan, digunakake minangka thickener kanggo industri panganan, utawa arabinogalactan, polisakarida sing diisolasi saka larch Siberia, uga bahan humic. Nanopartikel ora ana ing permukaan nanokomposit, nanging ing njero, mula ora bisa mlebu reaksi kimia.
Kepiye bakteri dirusak?
– Polimer alam atraktif kanggo bakteri patogen minangka pangan. Dheweke ngetokake zat khusus ing njaba - exoenzymes, sing bisa ngrusak molekul gedhe ing njaba sel bakteri dadi luwih cilik - oligomer lan monomer. Bakteri mangan wong-wong mau. Nalika matriks nanokomposit dipecah dening eksoenzim, nanopartikel selenium dibebasake.
Padha nempel ing permukaan sel bakteri lan tumindak ing potensial membran, yaiku, muatan ing permukaan sel. Akibaté, cairan saka lingkungan wiwit aktif mlebu ing sel bakteri, sing ndadékaké pecah saka bakteri.
Ing wektu sing padha, nanopartikel lan matriks selenium ora duwe efek negatif marang tetanduran. Kajaba iku, kita sinau sawetara zat - nanocomposites selenium ing macem-macem matriks polimer alam - lan nemokake sing malah ngrangsang wutah lan pangembangan tetanduran, nambah resistance kanggo phytopathogens in vitro, yaiku, "ing tabung uji", lan produktivitas ing. kahanan lapangan. eksperimen.
Ing wektu sing padha, selenium ora nglumpukake ing jaringan tanduran sawise perawatan lan ora duwe efek ngrugekake ing mikroorganisme lemah, sing nuduhake safety nggunakake nanocomposites. Kajaba iku, dheweke nambah nutrisi mineral tanduran, nambah resistensi kanggo penyakit. Mangkono, ternyata nanokomposit selenium ngrusak mikroorganisme phytopathogenic lan, saliyane, duwe efek stimulasi pertumbuhan kanggo tanduran tanpa ngrusak lingkungan.
- Suwene sampeyan wis nggarap topik iki? Apa asil liyane sing sampeyan entuk?
– Aku miwiti riset aktivitas biologi nanocomposites tengen sawise mbela Ph.D. tesis ing 2013. Nanocomposites selenium disintesis dening klompok ilmiah Boris Sukhov ing Institut Kinetika lan Pembakaran Cabang Siberia saka Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia. VV Voevodsky ing Novosibirsk. Ing Institut kita, aku lan kanca-kancaku melu nanokomposit: Irina Graskova, Kepala Peneliti Laboratorium Interaksi Tumbuhan-Mikrob, Dokter Biologi, Olga Nozhkina lan Anastasia Gazizova, Insinyur Utama, uga mahasiswa Fakultas Biologi lan Tanah. saka Universitas Negeri Irkutsk, sing nindakake riset ing sangisore pengawasanku kanggo makalah lan disertasi.
Kita wis sinau efek saka sawetara nanocomposites selenium-ngemot ing matriks ing germination saka radishes, soybeans, lan kentang. Ditemokake yen ing sawetara kasus, dheweke ngrangsang wutah. Sajrone telung taun, saka 2020 nganti 2022, sajrone eksperimen lapangan, kita nyinaoni efek nanokomposit selenium ing produktivitas kentang lan nemokake manawa nambah jumlah umbi sing dipikolehi saka saben tanduran.
Kajaba iku, kita nemokake efek ngrugekake yen nanocomposites selenium ing bakteri rot ring kentang, Clavibactersepedonicus, lan pathogen blight pungkasan Phytophthora cactorum, kang nginfèksi sawetara saka sudhut crops, saka wit apel kanggo kembang.
Pungkasan blight minangka penyakit tanduran ing endi godhong kuning lan wilting, rotting woh-wohan ing wit anggur lan malah mati lengkap tanduran diamati. Asring ditemokake ing wakil saka kulawarga nightshade - iki tomat lan kentang. Saiki kita sinau carane perawatan preplant saka tubers kentang karo selenium nanocomposites mengaruhi komposisi mikroba (microbiome) saka tubers saka potong kentang.
Kanggo 10 taun, kita wis sinau sawetara nanocomposites adhedhasar nanopartikel saka logam - salaka, tembaga, manganese, wesi, uga macem-macem kombinasi. Data anyar sing menarik wis diduweni, miturut sawetara nanocomposites duwe aktivitas biologis sing dhuwur banget: padha ngrangsang wutah lan pangembangan tetanduran, lan duwe efek antibakteri sing dhuwur. Kita wis nglamar paten babagan registrasi aktivitas biologis nanokomposit mangan.
– Pira asil riset sampeyan bakal dikarepake?
- Dina iki, panggunaan nanoteknologi ing macem-macem bidang ekonomi nasional lagi aktif dibahas. Ing medicine lan Veterinary medicine, nanopartikel wis akeh digunakake kanggo perawatan kanker lan minangka antioksidan. Panggunaan nanoteknologi ing agrokimia njanjeni amarga volume panggunaan bahan sing ngemot nanopartikel sing sithik. Ing wektu sing padha, biaya bisa dibandhingake karo disinfektan konvensional, lan efek panggunaan nanopartikel luwih dhuwur. Amarga kasunyatan manawa lemah ing selenium, tanduran butuh suplemen mineral sing cocog. Nanging, umume ora larut ing kelembapan lemah lan diserap dening tanduran. Mulane, perlu kanggo perawatan materi tanduran karo nanocomposites selenium ketok.
Kajaba iku, isih durung cukup kawruh dhasar babagan efek nanopartikel ing organisme tanduran, mikroorganisme fitopatogen, lan hubungan mikroba tanduran. Riset kita ngisi kesenjangan kasebut. Kita wis nindakake akeh tes laboratorium lan eksperimen lapangan, sing menehi pemahaman sing cukup jero babagan masalah kasebut. Kanggo nggunakake kawruh kasebut ing praktik, persetujuan ing perusahaan pertanian dibutuhake. Kita uga bakal nindakake iki, nanging mengko. Karya kasebut mbutuhake volume nanokomposit sing luwih gedhe tinimbang kanggo studi laboratorium. Iki minangka tugas para ahli kimia sintetik.