Dunyo uzoq vaqtdan beri ma'lum mezonlarga javob berishi kerak bo'lgan, jumladan ekologik toza bo'lishi kerak bo'lgan organik mahsulotlar atrofida gullashni boshladi. Va deyarli barcha ekinlar mikroblar keltirib chiqaradigan kasalliklarga moyil bo'lsa, kerakli tozalikka qanday erishish mumkin? Bunday muammoni "kimyo"siz hal qilish oson emas. Shuning uchun olimlar kimyoviy moddalarni o'simliklar va inson salomatligi uchun imkon qadar zararsiz qilish haqida o'ylashmoqda. Rossiya Fanlar akademiyasining Sibir filiali Sibir oʻsimliklar fiziologiyasi va biokimyosi instituti oʻsimliklar va mikroblarning oʻzaro taʼsiri laboratoriyasi katta ilmiy xodimi, biologiya fanlari nomzodi Alla PERFILYEVA oʻzining ilmiy jamoasi bilan birgalikda ushbu muammoni hal qilish bilan shugʻullandi. . “Kimyoviy va mikrobiologik sintez yoʻli bilan olingan selen nanokompozitlari yordamida qishloq xoʻjaligi oʻsimliklarini bakterial va zamburugʻli fitopatogenlardan takomillashtirish” tadqiqot mavzusi Rossiya Federatsiyasi Prezidentining granti bilan qoʻllab-quvvatlandi.
- Madaniy o'simliklar kasalliklarining qo'zg'atuvchisi fitopatogen mikroblardir, deydi Alla. Ular viruslar, bakteriyalar yoki zamburug'lar shaklida bo'lishi mumkin. Global iqlim o'zgarishi tufayli ko'plab patogen mikroblar, jumladan, yangi hududlarga tarqalmoqda. Patogenlar ekish materialining mag'lubiyatiga olib keladi - lampochkalarning chirishi, o'simliklarning ildizlari. Natijada, vegetatsiya davrida o'simlikning o'sishi sekinlashadi: umuman uning hajmi yoki uning organlari kamayadi - barglar kichiklashadi, ildiz tizimi yomon rivojlanadi. Pigmentatsiya o'zgaradi: sarg'ish paydo bo'ladi, organlar och yashil rangga aylanadi. Barglari va poyalari quriydi, o'simliklarning to'liq nobud bo'lishi holatlari kam uchraydi. Bularning barchasi, albatta, hosilga salbiy ta'sir qiladi.
- U bilan qanday kurashish kerak?
- Fitopatogen mikroorganizmlarni bostirish uchun zaharli pestitsidlar qo'llaniladi. Biroq, ular zamburug'larga qarshi harakat qiladi va bakteriyalarga qarshi samarasizdir. Ammo bunday mablag'lar, shubhasiz, kerak.
- Ma'lum bo'lishicha, fitopatogen bakteriyalar hamma narsani yo'q qiladi va bu haqda hech narsa qilish mumkin emasmi?
- Fitopatogenlar uchun hamma narsani yo'q qilish foydasizdir, chunki ular oziq-ovqat bazasiga muhtoj. Agar ular mezbon o'simliklarni butunlay yo'q qilsalar, unda ular yashash uchun hech qanday joy va ovqatlanish uchun hech narsaga ega bo'lmaydilar. Shuning uchun fitopatogenlar o'simliklarni asta-sekin inhibe qiladi.
Kasalliklarning rivojlanishiga ob-havo sharoiti ta'sir qiladi, ba'zida ular patogenlar emas, balki inson foydasiga aylanadi. Misol uchun, turli xil chiriyotganlar, shu jumladan kech blight kasalligi, yozning sovuq va yomg'irli davrida faolroq rivojlanadi va ular uchun quruq va issiq havo noqulay. Ba'zida hosilning yo'qotilishi sezilarli bo'lib, 40-70% ni tashkil qiladi. Fitopatogenlar hech qachon yolg'iz ishlamasligini hisobga olish kerak. Qoida tariqasida, qo'ziqorin va bakteriyalarning o'simliklarga murakkab ta'siri mavjud. Natijada, bitta infektsiya (ko'pincha zamburug'lar) o'simlik organizmini zaiflashtiradi, qolgan fitopatogenlar esa keyinroq hujum qiladi.
- Ma'lum bo'lishicha, ba'zi ekinlarni umuman o'stirmaslik kerak - bakteriyalar ularni baribir yeyadimi?
- Uzoq muddatli tanlov natijasida bir kishi madaniy o'simliklarning eng chidamli navlarini tanladi. Biroq, fitopatogenlarning evolyutsiyasi mezbon o'simliklar evolyutsiyasi bilan parallel ravishda boradi - ular ham mustahkamroq bo'ladi.
– Hozirda muammoni hal qilish uchun qanday dorilar ishlab chiqilmoqda?
- Fitopatogen mikroorganizmlar atrof-muhit omillariga juda chidamli, chunki ular o'z hayotining bir qismini mezbon o'simlik organizmidan tashqarida, tuproqda o'tkazishga qodir. Shuning uchun barcha moddalar ularning hayotiyligiga ta'sir qila olmaydi. Buni men turli xil kimyoviy moddalarni sinab ko'rish tajribamdan bilaman.
- Nega selenli nanokompozitlarni sinab ko'rishga qaror qildingiz?
Selen barcha tirik organizmlar uchun muhim mikroelement hisoblanadi. U hujayra uchun zarur bo'lgan fermentlarning bir qismidir, yuqori biologik faollik va antioksidant ta'sirga ega. Biroq, uning butun dunyo bo'ylab tuproqdagi tarkibi etarli emas.
Nanokompozitlar tarkibida selen nanozarrachalar shaklida bo'ladi. Ularning zaryadi yo'q, ularning o'lchamlari 100 nanometrgacha. Kimyoviy elementlarning an'anaviy birikmalari bilan solishtirganda, nanozarrachalarni kichikroq hajmda iste'mol qilish kerak. Ko'p miqdorda ular toksik ta'sirga ega.
Nanokompozitlarni yaratishda nanozarrachalar katta molekula (matritsa) ichida zich joylashgan. Bu tabiiy polimer, masalan, kartoshkadan olingan kraxmal yoki oziq-ovqat sanoati uchun quyuqlashtiruvchi sifatida ishlatiladigan karragenan yoki arabinogalaktan, Sibir lichinkasidan ajratilgan polisakkarid, shuningdek gumusli moddalar. Nanozarrachalar nanokompozitning yuzasida emas, balki uning ichida joylashganligi sababli ular kimyoviy reaksiyalarga kirisha olmaydi.
Bakteriyalar qanday yo'q qilinadi?
– Tabiiy polimerlar patogen bakteriyalar uchun oziq-ovqat sifatida jozibador. Ular tashqarida maxsus moddalarni - ekzofermentlarni chiqaradilar, ular bakterial hujayradan tashqarida katta molekulalarni kichikroqlarga - oligomerlar va monomerlarga ajratishga qodir. Bakteriyalar ular bilan oziqlanadi. Nanokompozit matritsa ekzofermentlar tomonidan parchalanganda, selen nanozarralari ajralib chiqadi.
Ular bakteriya xujayrasining yuzasiga birikadi va membrana potentsialiga, ya'ni hujayra yuzasidagi zaryadga ta'sir qiladi. Natijada, muhitdan suyuqlik bakterial hujayraga faol ravishda kira boshlaydi, bu esa bakteriyaning yorilishiga olib keladi.
Shu bilan birga, selen nanozarralari ham, matritsalari ham o'simliklarga salbiy ta'sir ko'rsatmaydi. Bundan tashqari, biz bir qator moddalarni - turli xil tabiiy polimer matritsalaridagi selenli nanokompozitlarni o'rganib chiqdik va ular hatto o'simliklarning o'sishi va rivojlanishini rag'batlantirishini, in vitro, ya'ni "probirkada" fitopatogenlarga chidamliligini va hosildorlikni oshirishini aniqladik. dala sharoitlari. tajriba.
Shu bilan birga, selen ularni davolashdan keyin o'simlik to'qimalarida to'planmaydi va tuproq mikroorganizmlariga zararli ta'sir ko'rsatmaydi, bu nanokompozitlardan foydalanish xavfsizligini ko'rsatadi. Bundan tashqari, ular o'simliklarning mineral oziqlanishini boyitadi, kasalliklarga chidamliligini oshiradi. Shunday qilib, ma'lum bo'lishicha, selen nanokompozitlari fitopatogen mikroorganizmlarni yo'q qiladi va bundan tashqari, atrof-muhitga zarar etkazmasdan o'simliklar uchun o'sishni rag'batlantiruvchi ta'sirga ega.
- Bu mavzu ustida qancha vaqt ishlayapsiz? Yana qanday natijalarga erishdingiz?
– Men nomzodlik dissertatsiyasini himoya qilganimdan so‘ng nanokompozitlarning biologik faolligini tadqiq qila boshladim. 2013 yilda dissertatsiya. Selen nanokompozitlari Rossiya Fanlar akademiyasining Sibir bo'limining Kinetika va yonish institutida Boris Suxov ilmiy guruhi tomonidan sintez qilingan. Novosibirskdagi VV Voevodskiy. Institutimizda men va mening hamkasblarim nanokompozitlar bilan shug'ullanamiz: Irina Graskova, o'simliklar va mikroblarning o'zaro ta'siri laboratoriyasi bosh ilmiy xodimi, biologiya fanlari doktori, Olga Nojkina va etakchi muhandis Anastasiya Gazizova, shuningdek, Biologiya va tuproq fakulteti talabalari. Irkutsk davlat universitetining kurs va dissertatsiyalari bo'yicha mening rahbarligim ostida tadqiqot olib boradi.
Biz matritsalardagi bir qator selen o'z ichiga olgan nanokompozitlarning turp, soya va kartoshkaning unib chiqishiga ta'sirini o'rgandik. Ba'zi hollarda ular o'sishni rag'batlantirishi aniqlandi. Uch yil davomida, 2020 yildan 2022 yilgacha, dala tajribalari davomida biz selenli nanokompozitlarning kartoshka hosildorligiga ta'sirini o'rganib chiqdik va ular har bir o'simlikdan olinadigan ildiz sonini ko'paytirishini aniqladik.
Bundan tashqari, biz selenli nanokompozitlarning kartoshka halqasi chirishi bakteriyalari, Clavibactersepedonicus va olma daraxtlaridan tortib gullarigacha bo'lgan keng turdagi ekinlarni zararlovchi kech qo'zg'atuvchi Phytophthora cactorumga zararli ta'sirini aniqladik.
Kech blight - bu o'simliklarning kasalligi bo'lib, unda barglarning sarg'ayishi va so'lishi, uzumdagi mevalarning chirishi va hatto o'simlikning to'liq nobud bo'lishi kuzatiladi. Ko'pincha tungi soyalar oilasi vakillarida uchraydi - bu pomidor va kartoshka. Endi biz kartoshka ildizlarini selenli nanokompozitlar bilan ekishdan oldin davolash kartoshka ekinlari ildizlarining mikrobial tarkibiga (mikrobioma) qanday ta'sir qilishini o'rganmoqdamiz.
10 yil davomida biz metallarning nanozarrachalari - kumush, mis, marganets, temir, shuningdek, ularning turli kombinatsiyalari asosidagi bir qator nanokompozitlarni o'rgandik. Yangi qiziqarli ma'lumotlar olindi, ularga ko'ra ba'zi nanokompozitlar juda yuqori biologik faollikka ega: ular o'simliklarning o'sishi va rivojlanishini rag'batlantiradi va yuqori antibakterial ta'sirga ega. Biz allaqachon marganets nanokompozitlarining biologik faolligini ro'yxatdan o'tkazish uchun patent olish uchun ariza berganmiz.
– Tadqiqotlaringiz natijalari qanchalik talabga ega bo'ladi?
– Bugungi kunda nanotexnologiyalarni xalq xo‘jaligining turli jabhalarida qo‘llash masalasi qizg‘in muhokama qilinmoqda. Tibbiyot va veterinariya tibbiyotida nanopartikullar allaqachon saraton kasalligini davolashda va antioksidant sifatida keng qo'llaniladi. Tarkibida nanozarrachalar bo‘lgan moddalardan foydalanish hajmi kamligi tufayli agrokimyoda nanotexnologiyalardan foydalanish istiqbolli hisoblanadi. Shu bilan birga, xarajatlar an'anaviy dezinfektsiyalash vositalari bilan taqqoslanadi va nanopartikullardan foydalanish samarasi ancha yuqori. Tuproq selenga kam bo'lganligi sababli, o'simliklar tegishli mineral qo'shimchalarga muhtoj. Biroq, ularning aksariyati tuproq namligida to'liq erimaydi va o'simliklar tomonidan so'riladi. Shuning uchun ekish materialini selenli nanokompozitlar bilan davolash zarurati aniq.
Bundan tashqari, nanozarrachalarning o'simlik organizmlariga ta'siri, fitopatogen mikroorganizmlar va o'simlik va mikroorganizmlar munosabatlari haqida hali ham etarli darajada fundamental bilimlar mavjud emas. Bizning tadqiqotimiz ushbu bo'shliqlarni to'ldiradi. Biz allaqachon ko'plab laboratoriya sinovlari va dala tajribalarini o'tkazdik, bu bizga muammoni juda chuqur tushunish imkonini berdi. Ushbu bilimlarni amalda qo'llash uchun agrofirmada aprobatsiya zarur. Biz ham buni qilamiz, lekin keyinroq. Bunday ishlar laboratoriya tadqiqotlariga qaraganda ancha katta hajmdagi nanokompozitlarni talab qiladi. Bu sintetik kimyogarlarning vazifasi.
