Хлороз растений — это заболевание, при котором листья желтеют и опадают или становятся мельче, верхушки побегов усыхают, а активные корни отмирают. Хлороз может быть вызван различными вредителями или недостатком в почве минералов, в частности железа. Обычно неинфекционный хлороз лечат внесением недостающих элементов в почву вблизи корней. Железо — важный микроэлемент не только для человека, но и для растений: многие сельскохозяйственные культуры чувствительны именно к железному хлорозу, например, цитрусовые и другие фруктовые деревья, а также соя, производство которой достигает 230 миллионов тонн в год по всему миру.
Железосодержащие удобрения на основе гуминовых веществ — природных органических соединений, образующихся при разложении растительных и животных остатков, — считаются более экологичными, чем синтетические аналоги. Однако они менее эффективны при коррекции хлороза железа. Кроме того, полевые эксперименты показали, что синтетические удобрения — быстродействующие, в то время как удобрения из гумата железа поглощаются медленно. В последние годы получены данные о том, что эффективность всасывания увеличивается при внесении в качестве удобрений аморфных наночастиц.
«Синтез наноудобрений – важная и актуальная задача для современных ученых. Такой подход позволяет создавать инновационные препараты для коррекции хлороза растений. По эффективности они сопоставимы с широко применяемыми сегодня синтетическими аналогами, но существенно превосходят их по экологичности и имеют заметно более низкую стоимость», — рассказывает Александр Поляков, один из авторов исследования, специалист кафедры наноматериалов факультета наук о материалах МГУ имени М. В. Ломоносова.
В этой работе поступление железа непосредственно в растения наблюдали за счет введения в препараты нерадиоактивной метки изотопа железа. В природной смеси изотопов его всего около двух процентов, что позволило отследить поступление железа именно из тестируемого наноудобрения.
Таким образом, разработка предлагает естественный, недорогой и экологичный вариант борьбы с недостатком железа в почве. В контексте сельского хозяйства применение инновационных технологий рассматривается как один из многообещающих подходов к значительному увеличению производства сельскохозяйственных культур, хотя необходимы дальнейшие исследования в отношении вклада наночастиц железа в питание растений.
Работа выполнена группами профессора Перминовой Ирины (МГУ имени М.В.Ломоносова) и профессора Джуан Дж. Луцена (Автономный университет Мадрида, Испания). Поляков Александр был удостоен премии Правительства Москвы в номинации «Технологии экологического развития» за разработку полифункциональных препаратов на основе гуминовых веществ, модифицированных на молекулярном уровне, и их композитов с неорганическими наночастицами для очистки, мелиорации и повышения плодородия почв.
Уже в октябре можно будет послушать доклады по гуминовым наноудобрениям и поделиться результатами своих работ на конференции HIT-2019 «Гуминовые вещества и живые системы» (19-23 октября, 2019).
Результаты работы внесут колоссальный вклад в научно-технический прогресс РФ, в частности, в процесс перехода к высокопродуктивному и экологически чистому агрохозяйству, в разработку и внедрение систем рационального применения средств химической и биологической защиты сельскохозяйственных растений.
Картинка: распределение железа-57 (%) в побегах, бобах и корнях растений сои, удобренных его соединениями в трех дозах: (1) 35, (2) 75 и (3) 150 мкмоль. Источник: María T. Cieschi et. al./Frontiers in Plant Science 2019
