Смешивая целлюлозные помидорные нанокристаллы с медными фунгицидами, можно вдвое сократить количество меди без потери эффективности в борьбе с бактериями.
Об этом сообщает группа итальянских ученых (Департамент сельского хозяйства и лесных наук (DAFNE) и Центр высокого оборудования, Секция электронной микроскопии, Университет Тускии) в статье, опубликованной в журнале Horticulturae 2023 на портале MDPI, пишет agroxxi.ru.
«Стремление найти альтернативные устойчивые решения для борьбы с вредными организмами является одной из основных проблем современного сельского хозяйства. Это особенно верно в отношении управления растительными бактериями, поскольку от меди и ее производных постепенно отказываются из-за появления устойчивых к меди штаммов и растущего осознания потенциального вреда окружающей среде для членистоногих и полезных микроорганизмов, вызванного чрезмерным использованием химикатов в прошлом.
Медь представляет собой ион металла, который на протяжении многих десятилетий используется в стратегиях защиты от патогенных для растений грибов и бактерий. Например, для защиты помидоров медь применяется против вредных бактерий, таких как виды Xanthomonas и Pseudomonas, возбудителей бактериальной пятнистости.
Несмотря на то, что во многих случаях медь по-прежнему эффективна, существуют определенные проблемы:
- медь может накапливаться в почве, а в некоторых случаях растворяться в подземных водах, провоцируя повреждение мембран и ДНК микроорганизмов и водных животных;
- медь иногда проявляет фитотоксичность для растений, если ее применение не выполняется должным образом;
- отмечено увеличение толерантных или устойчивых к меди штаммов бактерий, обнаруживаемых в посадках томатов.
Генетические механизмы горизонтального переноса, такие как конъюгативный перенос плазмид, легко спровоцировали быстрое распространение резистентности среди патогенных и сапрофитных бактерий, сделав большинство традиционных стратегий защиты растений, используемых для защиты помидоров, устаревшими.
Действительно, Европейская комиссия сократила количество используемой меди в поле с 6 кг на гектар в год (максимум 30 кг на гектар за пять лет) до 4 кг на гектар в год (максимум 28 кг на гектар за семь лет) с тех пор, как в ЕС (от исполнительного распоряжения 2018 года) медь была указана в качестве кандидата на замену.
Среди потенциальных инновационных стратегий, применимых в этой области, нанотехнологии могут предоставить устойчивый способ борьбы с бактериальными патогенами растений.
Наноматериалы демонстрируют новый широкий спектр биохимических свойств по сравнению с их объемными аналогами, которые можно использовать для разработки нанопестицидов и наноудобрений. В последнее десятилетие активно исследуются наноагрохимикаты с перспективой их использования в качестве наноносителей, обеспечивающих контролируемое высвобождение и меньший ввод активных молекул в полевых условиях.
Наноматериалы на основе целлюлозы уже показали интересные применения в нескольких областях, но изучение их потенциальной роли в сельском хозяйстве только началось.
Поскольку целлюлоза является самым распространенным и возобновляемым полимером на Земле, синтез целлюлозного наноматериала вполне доступен и воспроизводим. Нанокристаллы целлюлозы (CNC) представляют собой наночастицы в форме стержней, полученные из фибрилл кристаллической целлюлозы с помощью нескольких химических, ферментативных или механических подходов. Их размер составляет от 50 до 500 нм (нм- нанометр) по длине и от 5 до 20 нм по ширине.
Уникальные свойства, такие как низкая плотность и коэффициент теплового расширения, а также высокая жесткость и модуль упругости, обилие гидроксильных групп на внешней поверхности, сделали эти наноматериалы чрезвычайно интересными для разработки пленок, армирующих фаз и наносистем доставки.
Однако антимикробные свойства CNC против фитопатогенов до сих пор плохо изучены. В нашей предыдущей работе мы успешно продемонстрировали возможность выделения CNC (начиная с остатков урожая томатов) с помощью химического и ферментативного протокола, чтобы сделать весь процесс более устойчивым.
В то же время нам удалось изучить антимикробные механизмы CNC на модельном патогене растений - Pseudomonas syringae pv. tomato (Pst). Это возбудитель бактериальной пятнистости томата, одной из наиболее значимых сельскохозяйственных культур во всем мире. Pst — грамотрицательная бактерия, характеризующаяся эпифитной фазой, способная провоцировать некроз кроны растений томатов и приводить к снижению эффективности фотосинтеза при поражении листьев симптомами или к коммерческим потерям при вовлечении в инфекционный цикл плодов.
Известны несколько случаев появления резистентных к меди популяций Pst и других строго родственных Pseudomonas spp.. Таким образом, целью этой работы стало изучение эффектов CNC как потенциального антибактериального соединения против Pst по сравнению с традиционными методами лечения на основе меди.
Были использованы CNC, химически синтезированные из томатных отходов в предыдущей работе В этих экспериментах использовали семена и четырехнедельные проростки томата (сорт Рома): семена замачивали в водной суспензии CNC, всходы опрыскивали, собирали, подсчитывали и анализировали данные, сравнивали с контролем. Растения содержали в вегетационной камере.
Полученные результаты показывают, что CNC из отходов томатов являются нетоксичными, совместимыми наноматериалами с высоким потенциалом противодействия бактериальной пятнистости за счет снижения уровня эпифитной популяции через две недели после инокуляции до одной логарифмической единицы (3,08 КОЕ кв см) по сравнению с контролем (3,94 КОЕ кв см).
Более того, мы смогли продемонстрировать, что можно вдвое сократить количество меди без потери эффективности в борьбе с бактериями, смешивая ее с CNC, и пришли к выводу, что CNC можно использовать для разработки инновационных стратегий устойчивой защиты растений».
⚡️Следите за новостями Agroexpert в -> Telegram | Viber | Facebook | Instagram | News letter!
