Размер:
A A A
Цвет: C C C
Изображения Вкл. Выкл.
Обычная версия сайта

Федеральный исследовательский центр 
«Красноярский научный центр
Сибирского отделения Российской академии наук»

Гербицид, загруженный в матрицу полимера, обеспечит охрану здоровья растений

28 августа 2020 г. Институт биофизики СО РАН

Гербицид, загруженный в матрицу полимера, обеспечит охрану здоровья растений

Красноярские учёные предлагают более экологичный способ доставки гербицидов, при помощи которого они вносятся непосредственно в почву при посевах сельскохозяйственных культур. Материалы-носители полностью разлагаются без выделения токсичных веществ, поэтому могут сохранить природные ресурсы и позволят достичь высоких урожаев. Результаты исследования опубликованы в журнале International journal of biological macromolecules и Pest Management Science .

Для защиты сельскохозяйственных культур нужен экологически чистый способ доставки удобрения. Например, таким вариантом могут быть биополимеры в качестве носителей пестицидов. Они обладают важным преимуществом, как способность разлагаться в почвах на безопасные для природы компоненты. Однако самый важный недостаток биополимеров и изделий из них – высокая стоимость.

Сибирские ученые создали недорогой композитный материал на основе биополимеров. Используя бактерии, исследователи синтезировали биополимер на среде с растительными маслами. Смешав его с природными наполнителями, они предложили альтернативный вариант доставки гербицидов в виде микрочастиц, таблеток, гранул. Основная задача: не навредить агроэкосистемам, удалить сорняки и сохранить плодородие почвы.

Основной материал разработанных форм – биополимер. Специалистами было проведено исследование по росту штамма Cupriavidus necator B-10646 на различных маслах, с целью снижения стоимости биополимера. Для синтеза полимера этого штамма были взяты пальмовое масло, рыжиковое масло и два вида масла семян подсолнечника (рафинированное и нерафинированное).

Наталья Олеговна Жила.jpg«Растительные масла в настоящее время рассматриваются в качестве потенциального углеродного субстрата для синтеза полигидроксиалканоатов. Помимо низкой стоимости липидных субстратов, экономический коэффициент по полимеру, полученному на растительных маслах, выше чем на сахарах, то есть для получения 1 г полимера необходимо 1,3-1,5 г масла, тогда как сахаров (глюкоза, фруктоза) потребуется 3-3,3 г. В итоге это всё приводит к снижению себестоимости готового полимера», - рассказывает Наталья Жила, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории хемоавтотрофного биосинтеза Института биофизики Красноярского научного центра СО РАН, доцент базовой кафедры биотехнологии Сибирского федерального университета.

По мнению биолога, из исследованных масел «пальмовое масло было наилучшим субстратом для роста бактерий и синтеза полимера. Показатели концентрации биомассы и содержания полимера были сопоставимы с результатами, полученными на сахарах.

«На всех исследованных растительных маслах бактерии синтезировали трехкомпонентный полимер, состоящий из мономеров 3-гидроксибутирата, 3-гидроксивалерата и 3-гидроксигексаноата. По сравнению с гомополимером П(3ГБ), полученные на маслах полигидроксиалканоаты характеризовались более низкой молекулярной массой и более низкими показателями температуры плавления и термической деградации. В работе использовали растительные масла, значительно отличающиеся своим жирнокислотным составом. Потребление жирных кислот бактериями зависело от используемого масла. Так, при росте на пальмовом масле бактерии равномерно потребляли все жирные кислоты, входящие в состав масла, тогда как при культивировании бактерий на рыжиковом и подсолнечном маслах в первую очередь бактерии утилизировали полиеновые кислоты, то есть кислоты, содержащие 2 и 3 двойные связи», – объясняет Наталья Жила.

Одна из перспективнейших возможностей использования такого полимера – в качестве экологичного способа доставки гербицидов для биотехнологий. Поскольку материал синтезируется микроорганизмами, то может ими же и разлагаться, не нанося вред окружающей среде. Специалисты изучили, как взаимодействуют природные материалы и полимер, и на основе полученных сведений создали порошковые композиты для доставки пестицидов и удобрений в растения через почву.

Евгений Генадьевич Киселев.jpg«Такие материалы обладают пролонгированным эффектом. В почву они вносятся во время посева вместе с семенами и действуют весь вегетационный период, что сейчас и проверяется в полевых опытах. Такой подход будет более экономным и позволит сделать работу с гербицидами более безопасной, поскольку токсичный пестицид заключается в полимерную матрицу», - рассказывает Евгений Киселев, кандидат технических наук, научный сотрудник лаборатории хемоавтотрофного биосинтеза Института биофизики Красноярского научного центра СО РАН, научный сотрудник лаборатории биотехнологии новых биоматериалов Сибирского федерального университета.

Отмечая достоинства предлагаемого метода, ученый поясняет: «Мы пытаемся представить альтернативный способ использования агрохимии. При традиционном способе применения гербицидов (распылением) они наносятся на поверхность растений и почвы, откуда могут легко смываться. А при дождливой погоде такую обработку нужно повторять. В нашем случае используются системные пестициды, которые могут поглощаться корневой системой и двигаться по капиллярам растений. Препарат вносится в почву в виде твердых гранул, что обеспечивает его сохраняемость. Полимерная матрица гидрофобная, то есть не растворима в воде, а препарат, находясь в такой оболочке высвобождается постепенно».

Источник: Научная Россия.




Поделиться:



Наверх