Учёные Института фундаментальной биологии и биотехнологии Сибирского федерального университета использовали органические кислоты для развития у сельскохозяйственных растений механизмов адаптации к паразитарным заболеваниям и засухам. Добавляя наночастицы гуминовых кислот, получаемых из биологических остатков растений (перегноя), в процессе проращивания семян, биотехнологи также добились нейтрализации частиц тяжёлых металлов и не позволили им повредить растения.
Гуминовые кислоты чрезвычайно широко распространены в природе – почвах, реках, болотах, угле и торфе. Они обладают способностью связывать тяжёлые металлы, радионуклиды и токсины, имеют высокую сорбционную активность, устойчивы к разложению. Также их используют как индикатор состояния экосистем. Самый простой способ получения гуминовых кислот – перегной, применяющийся в качестве удобрения в агрокомплексах и на индивидуальных приусадебных участках.
«Мы проводили предварительное замачивание семян злаковых растений в водном растворе с наночастицами гуминовых кислот. Благодаря размерам, наночастицы плотно закупоривают клеточные поры формирующейся корневой системы злаковых. Развивающееся растение подвергается слабому окислительному стрессу и начинает в ответ «выделять» огромное количество различных соединений – белков, полисахаридов, аминокислот (пролина), молекул ДНК – и создавать так называемую прикорневую внеклеточную ловушку, напоминающую по виду небольшую гелеобразную каплю. Добавленные в ходе эксперимента частицы меди не сумели преодолеть эту ловушку и не оказали негативного влияния на развивающиеся корни растения», – рассказала инженер-исследователь Института фундаментальной биологии и биотехнологии СФУ Светлана Пятина.
Учёные проверили более мелкие (3-12 нм) и крупные (60-70 нм) наночастицы гуминовых кислот. Выяснилось, что мелкие частицы эффективнее работают в качестве адаптогенов – помощников в приспособлении растения к изменяющимся условиям среды.
«Сравнив проростки зерновых из контрольной группы, в которой семена замачивались в обычной дистиллированной воде и затем подвергались «атаке» частицами меди, с проростками из зёрен, предварительно обработанных раствором с гуминовыми кислотами, мы увидели существенную разницу в цитогенотоксичности. Клетки растений, семена которых прорастали в присутствии наночастиц гуминовых кислот, не имели нарушений в процессе митоза – их клетки делились правильно. Был заложен здоровый «базис», на котором растение будет благополучно развиваться дальше. В то же время, растения, прораставшие в дистиллированной воде, имели патологии в клетках – их процесс деления был нарушен проникновением меди», – пояснила руководитель исследования, доктор биологических наук, профессор кафедры медицинской биологии СФУ Екатерина Кесслер.
Эксперты подчёркивают, что польза и нетоксичность гуминов доказана многолетним опытом – перегной издавна применяется специалистами в области сельского хозяйства и садоводами. Однако теперь стал понятен механизм, с помощью которого гуминовые кислоты «подстёгивают» естественные адаптивные способности растений.
Опыты проведены на морозостойких, адаптированных для Сибири сортах пшеницы. Учёные подчёркивают, что благотворный эффект от замачивания в гуминовом растворе будет распространяться на любые сельскохозяйственные культуры, в том числе, популярные на приусадебных участках – огурцы, помидоры, болгарский перец и т.д. Кроме того, органические гуминовые кислоты безопаснее, чем, например, перманганат калия (известный как «марганцовка»), который используют для протравливания семян – их невозможно передозировать или получить химический ожог при использовании.
Источник: Минобрнауки России
