Mundua aspaldi hasi da zenbait irizpide bete behar dituzten produktu ekologikoen inguruan, ingurumena errespetatzen dutenak barne. Eta nola lortu nahi den garbitasuna, ia labore guztiak mikrobioek eragindako gaixotasunak jasaten badituzte? Ez da erraza horrelako arazo bat konpontzea "kimikarik" gabe. Hori dela eta, zientzialariak pentsatzen ari dira nola egin produktu kimikoak landareentzat eta giza osasunerako ahalik eta kaltegarrien. Alla PERFILYEVA, Errusiako Zientzien Akademiako Siberiako Adarreko Siberiako Landare Fisiologia eta Biokimika Institutuko Landare-Mikrobioen Interakzioen Laborategiko ikertzaile seniorrak, Biologia Zientzietako hautagaiak, arazo honen konponbidea hartu zuen bere talde zientifikoarekin batera. . "Nekazaritza-landareen hobekuntza bakterio eta onddoen fitopatogenoetatik sintesi kimiko eta mikrobiologikoaren bidez lortutako selenio nanokonposatuak erabiliz" Errusiar Federazioko presidentearen diru-laguntza batek lagundu zuen.
- Mikrobio fitopatogenoak landatutako landareen gaixotasunen eragileak dira, dio Allak. Birusak, bakterioak edo onddoak izan daitezke. Klima-aldaketa globalaren ondorioz, mikrobio patogeno askoren sorta zabaltzen ari da, lurralde berrietara hedatuz. Patogenoek landaketa materiala galtzen dute - erraboilen usteltzea, landareen tuberkuluak. Ondorioz, landarearen hazkuntza moteldu egiten da hazkuntza garaian: bere tamaina oro har edo bere organoak gutxitzen dira - hostoak txikiagoak dira, sustrai sistema gaizki garatzen da. Pigmentazioa aldatzen da: horia gertatzen da, organoak berde zurbil bihurtzen dira. Hostoak eta zurtoinak imeltzen dira, landareen erabateko heriotza kasuak ez dira arraroak. Horrek guztiak, noski, negatiboki eragiten dio laborari.
– Nola egin aurre?
– Mikroorganismo fitopatogenoak kentzeko, pestizida toxikoak erabiltzen dira. Hala ere, onddoen aurka jarduten dute eta ez dira eraginkorrak bakterioen aurka. Baina horrelako funtsak beharrezkoak dira, dudarik gabe.
- Gertatzen da bakterio fitopatogenoek dena suntsitzen dutela eta ezin dela ezer egin horri buruz?
- Fitopatogenoek dena suntsitzea ez da errentagarria, elikagaien oinarria behar dutelako. Ostalari-landareak erabat suntsitzen badituzte, orduan ez dute inon bizi eta jateko ezer izango. Hori dela eta, fitopatogenoek landareak inhibitzen dituzte pixkanaka.
Gaixotasunen garapena eguraldiaren baldintzek eragiten dute, batzuetan pertsona baten aldekoak izaten dira, ez patogenoak. Esate baterako, hainbat usteldurak, berantiar gaixotasuna barne, aktiboago garatzen dira uda hotzetan eta euritsuetan, eta eguraldi lehorra eta beroa ez da ona. Batzuetan laboreen galerak nabarmenak dira eta % 40-70 artekoak dira. Kontuan izan behar da fitopatogenoek ez dutela inoiz bakarrik funtzionatzen. Oro har, onddoen eta bakterioen eragin konplexua dago landareetan. Ondorioz, infekzio batek (askotan onddoak) landarearen organismoa ahultzen du, eta gainerako fitopatogenoek geroago erasotzen dute.
- Bihurtzen da labore batzuk ez direla batere hazi behar - bakterioek jango al dituzte hala ere?
- Epe luzeko hautaketaren ondorioz, pertsona batek landutako landareen barietate erresistenteenak hautatu zituen. Hala ere, fitopatogenoen eboluzioa landare ostalarien bilakaerarekin batera doa; irmoagoak ere bihurtzen dira.
– Gaur egun, zein droga garatzen ari dira arazoa konpontzeko?
- Mikroorganismo fitopatogenoak oso erresistenteak dira ingurumen-faktoreekiko, beren bizitzaren zati bat landare-organismo ostalaritik kanpo igarotzeko gai baitira, lurzoruan egonik. Beraz, substantzia guztiek ezin dute haien bideragarritasuna eragin. Hori nire esperientziatik ezagutzen dut hainbat produktu kimiko probatzen.
– Zergatik erabaki zenuen selenio nanokonpositeak probatzea?
Selenioa izaki bizidun guztientzat ezinbesteko mikronutrientea da. Zelularako beharrezkoak diren entzimen parte da, jarduera biologiko handia eta efektu antioxidatzailea du. Hala ere, mundu osoko lurzoruan duen edukia ez da nahikoa.
Nanokonpositeen konposizioan, selenioa nanopartikulen moduan dago. Ez dute kargarik, haien tamaina 100 nanometrorainokoa da. Elementu kimikoen ohiko konposatuekin alderatuta, nanopartikulak bolumen txikiagoan kontsumitu behar dira. Kantitate handietan, efektu toxikoa dute.
Nanokonposatuak sortzean, nanopartikulak molekula handi baten barruan (matrizea) trinko bilduta daude. Polimero naturala da hau, adibidez, patatetatik lortutako almidoia, edo karragenina, elikagaien industriarako lodigarri gisa erabiltzen dena, edo arabinogalactanoa, Siberiako alertzetik isolatutako polisakaridoa, baita substantzia humikoak ere. Nanopartikulak ez daude nanokonpositearen gainazalean, barruan baizik eta, beraz, ezin dira erreakzio kimikoetan sartu.
Nola suntsitzen dira bakterioak?
– Polimero naturalak erakargarriak dira bakterio patogenoentzat elikagai gisa. Kanpoan substantzia bereziak jariatzen dituzte: exoentzimak, bakterio-zelularen kanpoaldeko molekula handiak txikiagoetan apurtzeko gai direnak -oligomeroak eta monomeroak-. Bakterioak haietaz elikatzen dira. Matrize nanokonposatua exoentzimek zatitzen dutenean, selenio nanopartikulak askatzen dira.
Bakterio-zelularen gainazalean lotzen dira eta mintz-potentzialari eragiten diote, hau da, zelulen gainazaleko kargari. Ondorioz, inguruneko likidoa bakterio-zelulan aktiboki sartzen hasten da, eta horrek bakterioaren haustura dakar.
Aldi berean, selenio nanopartikulek zein matrizeek ez dute eragin negatiborik landareetan. Gainera, hainbat substantzia aztertu ditugu –selenio nanokonposatuak polimero natural ezberdinetako matrizeetan– eta landareen hazkuntza eta garapena estimulatzen dutela, in vitro, hau da, “saio-hodian”, fitopatogenoekiko erresistentzia areagotzen dutela eta produktibitatea. eremuko baldintzak. esperimentua.
Aldi berean, selenioa ez da landare-ehunetan metatzen tratamenduaren ondoren eta ez du eragin kaltegarririk lurzoruko mikroorganismoetan, eta horrek nanokonposatuak erabiltzearen segurtasuna adierazten du. Gainera, landareen elikadura minerala aberasten dute, gaixotasunekiko erresistentzia areagotzen dute. Horrela, selenio nanokonpositeek mikroorganismo fitopatogenoak suntsitzen dituzte eta, horrez gain, landareentzat hazkuntza suspertzeko efektua dute ingurumena kaltetu gabe.
- Zenbat denbora daramazu gai hau lantzen? Zein beste emaitza lortu dituzu?
– Nanokonpositeen jarduera biologikoa ikertzen hasi nintzen doktoretza defendatu eta berehala. tesia 2013an. Selenio nanokonposatuak Errusiako Zientzien Akademiako Siberiako Adarreko Zinetika eta Errekuntza Institutuko Boris Sukhov talde zientifikoak sintetizatzen ditu. VV Voevodsky Novosibirsken. Gure Institutuan, ni eta nire lankideak nanokonpositeetan aritzen gara: Irina Graskova, Landare eta Mikrobioen Elkarrekintza Laborategiko ikertzaile nagusia, Biologian doktorea, Olga Nozhkina eta Anastasia Gazizova, ingeniari nagusia, baita Biologia eta Lurzoruaren Fakultateko ikasleak ere. Irkutsk Estatuko Unibertsitatekoa, nire gainbegiratzepean ikerketak burutzen dituztenak bere agintaldietarako eta tesietarako.
Matrizeetan selenioa duten nanokonposite batzuek errefauen, soja eta pataten ernetzean duten eragina aztertu dugu. Zenbait kasutan hazkundea estimulatzen dutela ikusi da. Hiru urtez, 2020tik 2022ra, landa-esperimentuetan, selenio nanokonpositeek patataren produktibitatean duten eragina aztertu genuen eta landare bakoitzetik lortutako tuberkulu-kopurua handitzen zutela ikusi genuen.
Horrez gain, selenio nanokonpositeek patataren usteltze bakterioetan, Clavibactersepedonicus, eta Phytophthora cactorum tizte berantiarreko patogenoan duten eragin kaltegarria aurkitu genuen, labore ugari infektatzen dituena, sagarrondoetatik hasi eta loreetaraino.
Tizu berantiarra landareen gaixotasuna da, non hostoen horia eta zimeltzea, mahatsondoko fruituak usteltzea eta landarearen erabateko heriotza ere ikusten diren. Askotan gaueko solanaren familiako ordezkarietan aurkitzen da - hauek tomateak eta patatak dira. Selenio nanokonpositeekin patata tuberkuluen aurretiko tratamenduak nola eragiten duen aztertzen ari gara patata-laboreetako tuberkuluen konposizio mikrobioan (mikrobioma).
10 urtez, metalen nanopartikuletan oinarritutako nanokonposite batzuk aztertu ditugu: zilarra, kobrea, manganesoa, burdina, baita haien konbinazio ezberdinak ere. Datu interesgarri berriak lortu dira, eta horien arabera, nanokonposite batzuek jarduera biologiko oso handia dute: landareen hazkuntza eta garapena estimulatzen dute, eta bakterioen aurkako efektu handia dute. Dagoeneko manganeso nanokonpositeen jarduera biologikoa erregistratzeko patente bat eskatu dugu.
– Zenbateko eskaria izango da zure ikerketaren emaitzak?
– Gaur egun, nanoteknologien erabilera nazio-ekonomiaren hainbat esparrutan eztabaidatzen ari da aktiboki. Medikuntzan eta albaitaritza medikuntzan, nanopartikulak oso erabiliak dira dagoeneko minbiziaren tratamendurako eta antioxidatzaile gisa. Agrokimikan nanoteknologien erabilera itxaropentsua da, nanopartikulak dituzten substantzien erabilera bolumen txikia dela eta. Aldi berean, kostuak ohiko desinfektatzaileen parekoak dira, eta nanopartikulen erabileraren eragina askoz handiagoa da. Lurzorua selenio pobrea denez, landareek mineral osagarri egokiak behar dituzte. Hala ere, gehienak ez dira guztiz disolbatzen lurzoruaren hezetasunean eta landareek xurgatzen dituzte. Hori dela eta, landare-materiala selenio nanokonpositeekin tratatzeko beharra nabaria da.
Gainera, oraindik ez dago oinarrizko ezagutza nahikorik nanopartikulek landare-organismoetan, mikroorganismo fitopatogenoetan eta landare-mikrobio-harremanetan duten eraginari buruz. Gure ikerketak hutsune horiek betetzen ditu. Dagoeneko laborategiko proba eta landa-esperimentu ugari egin ditugu, eta horrek arazoaren ulermen nahiko sakona eman digu. Ezagutza hori praktikan erabiltzeko, nekazaritza-enpresa batean homologazioa behar da. Hau ere egingo dugu, baina geroago. Lan horiek nanokonposite bolumen askoz handiagoak behar dituzte laborategiko azterketetarako baino. Hau da kimikari sintetikoen zeregina.