Красноярские ученые определили, что голубая ель и сизая пшеница имеют голубой оттенок из-за присутствия нанотрубок в покрывающем иглы и листья эпикутикулярном воске. Нанообъекты длиной в несколько микрон влияют на проникающий в растения свет. Благодаря этому, растения могут выживать при недостатке света и увеличивать эффективность фотосинтеза. Результаты исследования опубликованы в сборнике конференций International Conference on Information Technology and Nanotechnology.

Многие части растений покрыты эпикутикулярным воском. Он защищает листья от избыточной влаги и пересыхания, насекомых-вредителей и химических веществ. Когда свет падает на фотосинтезирующую поверхность, первое, что он встречает на пути — это восковой слой, влияющий на оптические характеристики проникающего излучения.

Ученые Федерального исследовательского центра «Красноярский научный центр СО РАН» выяснили, что структурными элементами воскового покрытия растений являются нанотрубки. Исследовав влияние поверхностного слоя на оптические свойства хвои голубой ели и листьев сизо-серой пшеницы, физики пришли к выводу, что именно нанообъекты отвечают за синий цвет.

Для того чтобы изучить структуру воска, ученым нужно было аккуратно отделить его от растений. Обычно для этого используют органические вещества или растворы, которые могут загрязнить исследуемый материал. Поэтому ученые придумали, как отделить воск при помощи дистиллированной воды. Вода — это инертный и чистый материал, она глубоко проникает внутрь растительных тканей под действием капиллярных сил и легко удаляется при сушке. Образцы помещали в сосуд с водой на несколько часов, после чего охлаждали до минусовой температуры. Замерзая, вода расширялась и отрывала восковые пластинки от поверхности листа. После оттаивания пластинки всплывали на поверхность, где их собирали ученые.

Исследование полученных образцов под сканирующим электронным микроскопом показало, что у обоих растений восковое покрытие состоит из нанотрубок диаметром около 150 нанометров и длиной от 1 до 4 микрон. При сравнении воска еловых иголок и листьев пшеницы обнаружилось, что они различаются спектрами флуоресценции. У голубых елей пик свечения был близок к границе с ультрафиолетом, а у пшеницы он находится недалеко от зеленой зоны. В результате под воздействием ультрафиолета ель приобретает синий цвет, а пшеница становится серо-голубой. Различие связано с тем, что нанотрубки в восковом покрытии ели полые, а у пшеницы – заполненные, из-за чего они по-разному преломляют свет.

нанотрубки_пшеницы.jpg
Образцы нанотрубок. Пшеница (слева) и голубая ель (справа). Фотография сделана припомощи сканирующего электронного микроскопа​

«В 2016 году учеными из Англии было обнаружено, что за синюю окраску растений отвечают не пигменты, а некая фотонно-кристаллическая структура в хлоропластах растений. В Сибири растет много голубых елей, мы начали искать причину их синего цвета и наткнулись на воск. Выяснилось, что именно он отвечает за необычный цвет. Если этот слой химически удалить, то визуально дерево станет обычной зеленой елью. Также мы рассмотрели сорт сизой пшеницы и выяснили, что толстый восковой покров голубоватых растений состоит​​ из нанотрубок. При исследовании спектральных характеристик воска обнаружили, что он поглощает практически весь ультрафиолет и излучает его в видимом диапазоне света, то есть флюоресцирует. Поглощая коротковолновый свет, восковой слой защищает внутреннюю структуру клеток от ультрафиолетового излучения и в тоже время, переводит его в видимую область спектра, тем самым увеличивая эффективность фотосинтеза», — рассказал один из авторов исследования Евгений Буханов, младший научный сотрудник Института физики им. Л.В. Киренского Красноярского научного центра СО РАН.​​​

​​Голубой цвет елям придают нанотрубки.docx

Источники

Голубой цвет елям придают нанотрубки
Красноярский научный центр, 28/12/2020
Голубой цвет елям придают нанотрубки
Наука в Сибири (sbras.info), 28/12/2020
Голубой цвет елям придают нанотрубки
Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук (ksc.krasn.ru), 28/12/2020
Цвет голубым елям обеспечивают нанотрубки
Индикатор (indicator.ru), 28/12/2020
Ели становятся голубыми из-за нанотрубок
Популярная механика (popmech.ru), 28/12/2020
Ученые выяснили, почему сибирские ели имеют синий оттенок
Национальный проект Экология (ecologyofrussia.ru), 29/12/2020
Голубой цвет елям придают нанотрубки
Российская национальная нанотехническая сеть (rusnanonet.ru), 29/12/2020
Сибирские ученые объяснили природу голубого цвета елей
News-24.ru, 29/12/2020
Голубой цвет елям придают нанотрубки
Открытая наука (openscience.news), 07/01/2021
Что общего у голубой ели и сизой пшеницы
Рамблер/новости (news.rambler.ru), 06/01/2021
Что общего у голубой ели и сизой пшеницы
Агро XXI (agroxxi.ru), 06/01/2021
Голубой цвет елям придают нанотрубки
Научный портал MSAU.RU, 13/01/2021
Отчего ели голубые?
Аргументы и Факты (krsk.aif.ru), 16/01/2021

Похожие новости

  • 26/11/2020

    Эксперты помогают бороться с браконьерством сибирского осетра

    ​​Эксперты-ихтиологи Красноярского ЦСМ Росстандарта и ученые-биологи Сибирского федерального университета (СФУ) и Института биофизики СО РАН для проведения судебных ихтиологических экспертиз применяют в своей практике методики, позволяющие определить видовую принадлежность рыбы и установить ее среду обитания до вылова.
    336
  • 24/12/2020

    Экологически чистые. Красноярские учёные разработали новые буровые растворы

    Специалисты «Роснефти» и Сибирского федерального университета разработали технологию производства экологически безопасных буровых растворов. Для этого применяются биоразлагаемые компоненты и растительные масла.
    364
  • 13/10/2020

    И быстрых разумом Ньютонов…

    ​Первую в мире вакцину от коронавируса под названием «Спутник V» создали наши, российские ученые. И сколько бы там ни говорили скептики по поводу того, что наука, мол, у нас в загоне, что лучшие отечественные умы утекают за рубеж, – факт остается фактом.
    541
  • 31/08/2020

    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.
    528
  • 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.
    2289
  • 11/12/2020

    Главный результат Большой Норильской экспедиции: исследования необходимо продолжать

    ​На московской площадке Российской академии наук состоялось обсуждение итогов полевого и лабораторного этапов Большой Норильской экспедиции (БНЭ), организованной Сибирским отделением РАН и компанией «Норникель».
    785
  • 21/09/2020

    Химики оценят канцерогенность почв вокруг Норильска

    ​Участники Большой норильской экспедиции из Института химии и химической технологии Сибирского отделения Российской академии наук (СО РАН) проведут оценку канцерогенности почв и донных отложений вокруг Норильска и ее влияния на животных.
    327
  • 02/12/2020

    ИЦиГ СО РАН заключил соглашение о сотрудничестве с ЭФКО и НГУ

    ​​1 декабря 2020 года было подписано трехстороннее соглашение о сотрудничестве между Институтом цитологии и генетики СО РАН, Новосибирским государственным университетом и компанией «ЭФКО» (крупнейший российский производитель спецжиров и маргарина, также выпускает майонез, растительные масла, кетчупы, молочные и кисломолочные продукты).
    614
  • 05/10/2018

    Бокоплав-кузнечик выживает в «горячей» воде за счет неверного жиросжигания

    Устойчивость к высокой температуре во многом зависит от способности обходиться без кислорода.​Ученые из Иркутского государственного университета, Белорусского государственного университета, Байкальского исследовательского центра, Красноярского научного центра СО РАН и Сибирского федерального университета узнали, как бокоплав-кузнечик Gammarus lacustris реагирует на постепенный рост температуры окружающей воды и какими биохимическими приспособлениями он пользуется, чтобы выжить.
    2564
  • 25/11/2020

    Андрей Савченко: "Наш метод позволяет минимизировать риск развития рецидива онкозаболеваний"

    ​Пока все силы здравоохранения направлены на борьбу с новым коронавирусом, не стоит забывать о других серьезных заболеваниях, которые давно стали частью жизни. Один из таких недугов — рак. По данным Всемирной организации здравоохранения, рак является одной из основных причин смерти в мире.
    312