طراحی سامانه تحریک سیستم دفاعی گیاهان / کاهش استفاده از آفت‌کش‌ها با نانوذرات امکان‌پذیر است

به گزارش گروه فناوری خبرگزاری دانشجو، پژوهشگران موسسه آدولف مرکل و گروه زیست‌شناسی دانشگاه فریبورگ دریافتند که چگونه برخی از نانوذرات سیلیس می‌توانند به‌عنوان آفت‌کش، اما با قابلیت تجزیه و بسیار کارآمد در برابر برخی از عوامل بیماری‌زای گیاهی عمل کنند.

امروزه یکی از بزرگترین چالش‌های کشاورزی، استفاده گسترده از کود‌ها و سموم دفع آفات است. با افزایش تعداد محصولات ممنوع یا خطرناک برای سلامتی انسان و دام، نیاز به مواد جایگزین بسیار جدی است.

یکی از این روش‌ها، تحریک پاسخ ایمنی گیاهان در برابر حملات پاتوژن است. اسید سیلیسیک، که به‌ طور طبیعی در خاک وجود دارد، می‌تواند چنین واکنش‌هایی را در گیاهان ایجاد کند و نانوذرات سیلیس آمورف می‌توانند این ماده را در مقادیر کم رهاسازی کنند. کاربرد این نانوذرات که به‌ طور طبیعی در بسیاری از محصولات غذایی مانند غلات نیز وجود دارد، بسیار رایج‌تر از آن است که بیشتر مردم تصور می‌کنند.

پژوهشگران این پروژه قصد داشتند یک نانوماده مناسب برای کشاورزی را تولید کنند که قادر باشد تا با تحویل هدفمند اسید سیلیسیک موجب تحریک برای دفاع در برابر عوامل بیماری‌زا باشد.

این گروه تحقیقاتی نانوذرات سیلیس را با خواص مشابه موجود در گیاهان سنتز کردند. آن‌ها برای آزمایش کارایی این نانوذرات، آن‌ها را روی Arabidopsis thaliana (شاه تال)، یک مدل گیاهی بسیار پرکاربرد، آلوده به آفت باکتریایی Pseudomonas syringae، مورد آزمایش قرار دادند.

نتایج یافته‌های محققان نشان داد که نانوذرات آن‌ها می‌تواند با تحریک هورمون دفاعی گیاه، اسید سالیسیلیک (که ماده موثره آسپرین نیز هست) مقاومت در برابر باکتری‌ها را به روشی وابسته به دوز افزایش دهد. محققان همچنین فعل و انفعالات نانوذرات با برگ‌های گیاه را بررسی کردند. آن‌ها توانستند نشان دهند که جذب و عملکرد نانوذرات منحصراً از طریق منافذ برگ (روزنه) صورت می‌گیرد که به گیاهان اجازه می‌دهد تنفس کنند.

 

این نانوذرات در بدنه گیاهان چندان پخش نمی‌شوند و ذرات بدون باقی ماندن اثری در حضور آب تخریب می‌شوند، این امر برای محیط ‌زیست و ایمنی مواد غذایی مهم است. در مقایسه با اسید سیلیسیک آزاد، که در حال حاضر در حفاظت از محصول استفاده می‌شود، این نانوذرات سیلیس به ‌دلیل آزاد کردن آهسته اسید سیلیسیک، گیاهان و سایر میکروارگانیسم‌های خاک را در فشار کمتری قرار می‌دهد. این مطالعه نشان می‌دهد که نانوذرات سیلیس می‌توانند به‌عنوان گزینه‌ای ارزان، بسیار کارآمد، ایمن و پایدار برای محافظت از بیماری‌های گیاهی عمل کنند.