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 журналах 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».

Похожие новости

  • 27/07/2020

    Космонавты будут подкармливать пшеницу – пшеницей

    ​Разработка системы жизнеобеспечения человека для длительных космических миссий – один из наиболее известных проектов красноярских ученых. Очередным этапом в создании технологии полного замыкания биологического цикла стала работа по оптимизации переработки растительных остатков.
    1409
  • 13/03/2020

    Сибирские ученые: уникальность якутских лошадей связана с особенностями их питания

    ​Коллектив ученых из Красноярска, Якутска и Иркутска впервые исследовал сезонные изменения содержания жирных кислот в природных источниках корма, мясе и различных органах якутских лошадей. Ученые пришли к выводу, что диетическая ценность конины и способность животных выживать в суровом сибирском климате связаны с особенностями их естественного питания.
    740
  • 22/04/2020

    Ученые установили: малые дозы радиации повреждают ДНК проростков семян лука

    ​​Специалисты двух российских институтов (Институт биофизики ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» – ИБФ СО РАН; ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» – ИЦиГ СО РАН) исследовали влияние гамма-излучения на степень повреждения ДНК проростков семян лука.
    464
  • 16/04/2020

    Спутниковые данные помогут предсказать урожайность зерновых культур в Красноярском крае

    ​Красноярский краевой фонд науки подвел итоги конкурса проектов прикладных исследований и экспериментальных разработок, направленных на создание продукции и технологий для обеспечения конкурентных преимуществ Красноярского края.
    421
  • 30/06/2020

    Красноярские ученые рассказали о почвах основных земледельческих зон края

    В Красноярском научном центре СО РАН прошел открытый полевой семинар, где специалисты Красноярского научно-исследовательского института сельского хозяйства ФИЦ КНЦ СО РАН рассказали гостям из Красноярского государственного аграрного университета, Красноярского аграрного колледжа, а также научным сотрудникам институтов физики и биофизики о почвах, распространённых в основных сельскохозяйственных зонах края, необходимости их изучения, связи почвоведения с другими направлениями аграрной науки и о том, насколько важны знания о качественных показателях земельных ресурсов для получения высокого и качественного урожая.
    732
  • 26/08/2020

    Красноярский край выделил средства на развитие опытных хозяйств СО РАН

    Красноярский научный центр (КНЦ) Сибирского отделения Российской академии наук (СО РАН) получит 50 миллионов рублей от краевого Минсельхоза на развитие элитного семеноводства, растениеводства и животноводства в своих опытно-производственных хозяйствах, сообщает пресс-служба правительства региона.
    274
  • 24/07/2020

    Черную пшеницу и синий ячмень вывели новосибирские генетики

    ​Новосибирские генетики доказали – человеческий гормон меланин содержат многие растения. Более того, представители флоры умеют общаться друг с другом. Статью опубликовали в авторитетном научном журнале, а на экспериментальные поля высадили разноцветный ячмень, который получился в результате генетических изменений.
    794
  • 03/06/2020

    Ученые вывели пшеницу, которая защищает человека от вирусов

    Омские селекционеры вывели новые сорта цветной пшеницы, которые помогут повысить иммунитет, защитив от болезней и вирусов. И сумели окультурить пырей до уровня многолетней пшеницы. Посеял один раз - и семь лет собирай урожай.
    382
  • 28/01/2017

    Андрей Дегерменджи: мы предложили посмотреть на экосистемы по-новому

    ​Исследования Института биофизики ФИЦ Красноярского научного центра СО РАН охватывают не только три стихии биосферы — воду, землю и воздух — но и двигаются выше и выше: в космос.  Как выжить в перелетах к другим планетам? Сможем ли мы предотвратить глобальное потепление? Как станет выглядеть Земля через сотни лет? Андрей Георгиевич Дегерменджи, доктор физико-математических наук, академик РАН, с 1996 года руководит Институтом биофизики СО РАН (Красноярск).
    1956
  • 21/01/2019

    Ученые исследовали биологическую активность углеродных наноструктур

    ​​Ученые Института биофизики Сибирского отделения Российской академии наук и Сибирского федерального университета исследовали биологическую активность углеродных наноструктур искусственного и естественного происхождения.
    1980