Исследованы эффекты использования в процессе клонального микроразмножения березы пушистой наночастиц оксида меди (5–40 нм) и серебра (10–30 нм). Добавка наночастиц в состав среды WPM (Woody plant medium) на этапе введения эксплантов в культуру in vitro способствует снижению на 15–25% инфицированности эксплантов, а также повышению их морфогенного потенциала.
Использование коллоидных растворов наночастиц CuO и Ag на стадии перевода микрорастений березы в закрытый грунт уменьшает количество инфицированных фитопатогенами растений, а также повышает их приживаемость на 25%. Снижение общей инфекционной нагрузки и повышение адаптационного потенциала за счет наночастиц способствует улучшению основных показателей роста и развития растений березы пушистой.
При этом на стадиях мультипликации и укоренения микроклонов березы внесение в состав среды WPM наночастиц CuO и Ag способствовало снижению жизнеспособности, ухудшению внешнего вида, развитости побега и листьев, а также уменьшению коэффициента мультипликации микроклонов. Не было обнаружено положительного эффекта внесения наночастиц на количество укоренившихся микрорастений березы in vitro. Отметим, что под воздействием наночастиц CuO в отличие от наночастиц Ag корневая система березы становилась более разветвленной с большим количеством боковых корешков. Полученные результаты могут быть использованы при применении наночастиц CuO и Ag в биотехнологии клонального микроразмножения растений.
ВЛИЯНИЕ НАНОЧАСТИЦ СЕРЕБРА (AG) НА МОРФОЛОГИЮ ЭРИТРОЦИТОВ
ВВЕДЕНИЕ
Сохранение и преумножение защитного и ресурсного потенциала лесов, предупреждение обезлесения и деградации – основная задача устойчивого управления лесами. Биотехнологические подходы, основанные на культивировании органов и тканей многолетних растений вне организма, на искусственных питательных средах, в регулируемых асептических условиях, позволяют в полной мере использовать селекционные достижения и проводить интенсивное выращивание качественного посадочного материала ценных генотипов древесных культур для плантационного лесовыращивания [1].
В современном сельском и лесном хозяйстве, а также биотехнологических процессах все большую популярность набирают препараты, содержащие наночастицы, обладающие огромным потенциалом [2]. Специфические свойства металлов в ультрадисперсном состоянии открывают широкие возможности для создания новых эффективных агентов с высокой биологической активностью для применения в различных областях [3]. Установлено, что наночастицы металлов при попадании в живые организмы вызывают биологический ответ, отличающийся от действия традиционной ионной формы элементов [4].
В исследованиях культуры тканей накоплен большой материал, демонстрирующий положительное влияние наночастиц на всех этапах культивирования in vitro. Показано положительное влияние внесения наночастиц Ag в питательную среду на снижение процента контаминированных эксплантов Valeriana officinalis L. [5 ] , Gerbera jamesonii [6], Arabidopsis thaliana [7], Bacopa monnieri [8], Nicotiana tabacum [9] и др. Кроме того, было отмечено, что при обработке эксплантов Rosa hibrida в течение 20 мин в растворе, содержащем 200 мг/л Ag, происходило значительное снижение бактериальной инфекции [10]. В [11] отмечено улучшение ростовых характеристик растений in vitro Brassica juncea под воздействием 50 мг/л наночастиц Ag за счет снижения количества пероксида водорода, малондиальдегида и пролина.
Современные доказательства эффективности нано серебра
Однако наряду с описанием положительных эффектов имеются данные, указывающие на негативное действие наночастиц на растения [17, 18]. Основной механизм токсичности наночастиц связан с поглощением, их устойчивостью на клеточном уровне и способностью высвобождать свободные радикалы, вызывая окислительный стресс. Кроме того, в зависимости от их транспорта, свойств и реакционной способности наночастицы могут влиять на различную метаболическую активность и оказывать воздействие на растения [17].
В то же время информация об эффектах наночастиц CuO и Ag на древесные породы в условиях культуры тканей практически отсутствует. Поэтому данная работа посвящена оценке влияния наночастиц оксида меди и серебра в составе питательных сред на растения березы пушистой на разных этапах клонального микроразмножения.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Получение и исследование наночастиц. Наночастицы оксида меди получали золь-гель-методом [19]. К 0.2 М водного раствора CuCl2 · 2H2O (≥99%, Sigma-Aldrich) добавляли 1 мл ледяной уксусной кислоты (≥99%, Sigma-Aldrich) и нагревали до 100°C при постоянном перемешивании. При помощи 8 М NaOH (≥98%, Sigma-Aldrich) раствор доводили до pH = 7 ± 0.2.
Раствор изменял цвет с зеленого на черный, и наблюдалось выпадение осадка, который доосаждали центрифугированием и промывали 3–4 раза деионизированной водой. Полученный осадок сушили на воздухе в течение 24 ч. Коллоидный раствор готовили путем ультразвукового диспергирования 20 мг порошка в 100 мл дистиллированной воды (pH = 7 ± 0.2) в течение 5 мин. Таким образом получали суспензию с концентрацией наночастиц 200 мг/л.
Наночастицы серебра получали методом химического восстановления [20]. Для этого 50 мл водного раствора, содержащего 0.062 г (3.8 · 10 –4 моль) нитрата серебра (≥99%, Sigma-Aldrich), по каплям и при интенсивном перемешивании добавляли к 50 мл водного раствора, содержащего 0.2 г (5.2 · 10 –4 моль) натриевой соли сульфоэтоксилатадодеканола (SLES, 70%-ный водный раствор Hansa). Через 15 мин после смешения растворов к реакционной системе по каплям при интенсивном перемешивании добавляли 100 мл раствора, содержащего 0.028 г (7.4 · 10 –4 моль) боргидрида натрия (99%, AcrosOrganics). Концентрация серебра в полученной дисперсии составляла 200 мг/л.
Исследование наноматериалов проводили методом просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) на микроскопе Leo 912 AB Omega (LeoLtd., Германия) и динамического рассеяния света на анализаторе ZetasizerNano ZS (MalvernInstrumentsltd., Великобритания).
Клональное микроразмножение. В качестве эксплантов при введении в культуру использовали апикальные и пазушные меристемы молодых побегов березы пушистой Betula pubescens.
Побеги промывали проточной водой с поверхностно-активными веществами и разрезали на сегменты 3–5 см, после чего стерилизовали в течение 35 мин в растворе, состоящем из 200 мл дистиллированной воды и 200 мкл 5%-ного раствора гипохлорита натрия, с последующей однократной промывкой в дистиллированной воде. Основную стерилизацию побегов проводили в ламинар-боксе в растворе, состоящем из 15 мл 5%-ного раствора гипохлорита натрия и 85 мл стерильной дистиллированной воды, в течение 15 мин.
Промывку проводили также стерильной водой. Стерильные побеги разрезали в асептических условиях на сегменты величиной 1.5–2 см с одной пазушной почкой – экспланты, которые впоследствии были высажены на агаризованную питательную среду WPM (Woody plant medium) [21] с добавлением растворов наночастиц.
На этапе предварительных исследований на стадии введения в культуру in vitro было установлено, что наилучшие результаты получены при использовании наночастиц CuO и Ag в концентрации 5 мг/л. Данную концентрацию наночастиц использовали на всех этапах отработки технологии. В качестве контроля использовали среду без добавления наночастиц.
Условия климатического режима: 16-часовой фотопериод при освещенности 2–3 клк и температуре 24–26°С. На протяжении трех недель фиксировали число стерильных эксплантов и эксплантов, сформировавших основной побег. Антифунгальную активность наночастиц CuO и Ag по отношению к фитопатогенам Fusarium oxysporum, Fusarium avenaceum, Alternaria alternata определяли в чашках Петри методом лунок (колодцев) [22]. Степень антагонистической активности оценивали по зонам подавления роста тест-культуры вокруг лунок с исследуемыми наночастицами.
Оценку влияния растворов наночастиц на регенерационные процессы и коэффициент размножения микроклонов березы проводили на среде WPM с добавлением наночастиц и регуляторов роста – 300 мкг/л 6-бензиламинопурина (6-БАП) и 200 мкг/л гибберелловой кислоты (ГК) (≥99%, Sigma-Aldrich). По истечении трех недель оценивали жизнеспособность, внешний вид, развитость побега и листьев, а также коэффициент мультипликации микроклонов. Состояние микроклонов оценивали по внешнему виду по пятибалльной шкале. Коэффициент мультипликации рассчитывали как среднее количество микропобегов, полученных с одного конгломерата [23].
Процесс укоренения микроклонов под влиянием растворов наночастиц проводили на 1/2 WPM без применения регуляторов роста (безгормональной среде) и на среде 1/2 WPM, дополненной 300 мкг/л индолил-3-масляной кислотой (ИМК). Учитывали число укоренившихся микрорастений через 21 день наблюдения, а также количество корней на одно растениe.
Влияние растворов наночастиц на приживаемость и наличие инфекции после перевода микроклонов березы пушистой в условия закрытого грунта изучали в условиях теплицы в субстрате, состоящем из торфа и перлита в соотношении 3:1, обработаннoм раствором наночастиц (5 мг/л). Почвосмесью заполняли пикировочные контейнеры объемом 150 см 3 , в которые высаживали растения. На протяжении 21 дня оценивали приживаемость, жизнеспособность и инфицированность исследуемых растений березы.
Статистическую обработку данных осуществляли с использованием программы MicrosoftExcel 2010 (пакет “Описательная статистика”) с применением однофакторного дисперсионного анализа (ANOVA) при 5%-ном уровне значимости.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Исследование наночастиц. ПЭМ-анализ морфологии полученных наночастиц показал (рис. 1), что частицы оксида меди и серебра имеют близкую к сферической форму. Средний размер наночастиц CuO составлял 5–20 нм (рис. 1а), диаметр частиц Ag находился в диапазоне 10–30 нм (рис. 1б).
Как видно из микрофотографий, серебро находилось в виде индивидуальных наночастиц, в то время как оксид меди – в скоагулированном состоянии. Исследование дисперсионного состава коллоидных систем наночастиц методом динамического светорассеяния также подтвердило, что коллоидный раствор наночастиц CuO характеризуется полимодальным распределением частиц, отмечен пик при 2–6 нм и второй в диапазоне 10–40 нм (рис.
2а), что говорит о некоторой склонности к агрегации частиц в растворе. Для наночастиц серебра наблюдалось более узкое распределение по размерам 10–25 нм (рис. 2б). Таким образом, диапазон распределений по размерам частиц и агрегатов CuO равнялся 5–40 нм, наночастиц Ag – 10–30 нм.
Рис. 1.
ПЭМ-изображения наночастиц CuO (а) и Ag (б).
Источник: sciencejournals.ru
Серебро как фунгицид — уникальный продукт нанотехнологий или разрушитель плодородия почвы
На рынке препаратов по защите растений каждый год появляются новые образцы, одни являются биологически активными и содержат бактерии или грибки, другие созданы на основе минералов.
https://vk.com/photo-159774511_457245281
Новое средство «Серебромедин», которое содержит в себе наночастицы серебра и медь позиционируется, как эффективный препарат для борьбы с различными грибками и патогенной микрофлорой.
Бактерицидные свойства серебра
Вообще, серебро издревле ценилось за свои бактерицидные свойства. Не имея других способов обеззараживания питьевой воды, в нее опускали серебряные ложки. Однако результаты проведенных химических опытов показали что не все так однозначно. Для того, чтобы серебро смогло победить бактерии, концентрация ионов серебра в воде должна быть такой высокой, что вода станет практически непригодной для питья.
А для того, чтобы в воде вообще появились эти самые ионы серебра, которые как утверждают полезны для организма, в воду нужно класть серебро самой высокой высокой пробы, минимум 960.
Опасность применения серебра
На самом деле, серебро не так безобидно, как может показаться. Оно относится ко 2-му классу опасности. Как и у других тяжелых металлов, например, свинца, кадмия, меди, элементы серебра связываются с элементами клеток и нарушают нормальное течение процессов. При большом поступлении серебра происходит интоксикация организма. Несмотря на то, что смертельной опасности это не несет, полностью безопасным воздействие серебра тоже нельзя назвать.
Как показали исследования биологов и почвоведов, использование наночастиц серебра приводит к нарушению микробиоты почвы. Поскольку серебро не обладает избирательным действием, его влияние является пагубным не только для патогенной микрофлоры: возбудителей фитофтороза, мучнистой росы и других грибков, но и для полезных азотфиксирующие бактерий, которые обитают в почве. Они оказались в миллионы раз более чувствительны к серебру, чем фитопатогенные микроорганизмы. Таким образом, в борьбе с болезнями растений мы можем погубить основу земледелия — плодородие почвы.
«Серебромедин»
НО, не все препараты, содержащие серебро, одинаково эффективны. Как показали опыты, чем меньше частицы серебра, тем больше их влияние. Именно поэтому в современных препаратах используются наночастицы. Лабораторные исследования (в основном зарубежные, которые можно найти), некоторых препаратов на основе серебра, показали нулевой ну или близкий этому эффект в борьбе с патогенными грибками, так и отсутствие отрицательного влияния на азотфиксирующие бактерии. Попросту сказать, многие препараты не работает.
https://vk.com/photo-159774511_457245280
Не желая бросать тень, или устраивать препарату «Серебромедин» рекламу или антирекламу, (кому нужно сам найдет о нем отзывы), хочется единственно отметить его не обоснованную ничем стоимость. 250 миллилитров препарата в разных магазинах стоят от 150 до 250 рублей. А 250 миллиметров это всего 3-6 литров рабочего раствора, если его разводить по инструкции.
ДУМАЮ КОММЕНТАРИИ ИЗЛИШНИ.
Возможно, это и к лучшему. Ведь восстановить плодородие почвы гораздо сложнее, чем погубить его.
Спасибо за интерес к моей статье.
Уважаемые читатели, так-как на канале «Дачные истории» уже вышло несколько сотен статей, принято решение создать структурированный веб архив материалов.
Источник: dzen.ru
Изучение влияния наночастиц серебра на продуктивность и качество сахарной свеклы
Изучено влияние опрыскивания растений сахарной свеклы наночастицами серебра на рост, развитие, урожайность и качество культуры.
1. Анонян М. А. Возможности использования нанотехнологий в агропромышленном комплексе. Применение нанотехнологий и наноматериалов в АПК / М. А. Анонян // Сб. докладов круглого стола, проведенного в рамках 9-й Российской агропромышленной выставки «Золотая осень — 2007». — М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2008. — С. 6–11.
2. Бородин И. И. Нанотехнологии в сельском хозяйстве / И. И. Бородин // Агробизнес — Россия. — 2007. — № 7. — С. 18–19.
3. Таланова Л. А. Обоснование эффективности действия росторегулирующих веществ на рост, урожайность и качество капусты белокочанной / Л. А. Таланова, Д. С. Акимов // Юбилейный сб. науч. трудов студентов, аспирантов и преподавателей ФГБОУ ВПО РГАТУ агроэкологического факультета, посвященный 100-летию со дня рождения профессора С. А Наумова: Материалы научно-практической конференции. — Рязань: РАТУ, 2012. — С. 251–253.
4. Таланова Л. А. Обоснование эффективности действия наночастиц кремния на культуре огурца в защищенном грунте / Л. А. Таланова // Юбилейный сб. науч. трудов студентов, аспирантов и преподавателей ФГБОУ ВПО РГАТУ агроэкологического факультета, посвященный 100-летию со дня рождения профессора С. А. Наумова: Материалы научно-практической конференции. — Рязань: РАТУ, 2012. — С. 239–242.
5. Таланова Л. А. Оценка эффективности действия предпосевной обработки семян редиса наночастицами серебра в защищенном грунте / Л. А. Таланова // Сб.: Экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты современных мелиоративных технологий. — Рязань, 2012. — С. 142–143.
В последнее десятилетие в ведущих странах мира бурно развиваются технологии, оперирующие с объектами нанометрового размера.
Увеличение производства и качества переработки сельскохозяйственного сырья, повышения сроков хранения, получение высококачественной пищевой продукции и кормов — все эти задачи могут решить нанотехнологии [2–5].
Сахарная свекла — важнейшая техническая культура, дающая сырье для сахарной промышленности. Сахар — ценный продукт питания, один из основных углеводов. Сахарная свекла относится к одной из самых трудоемких культур, ее возделывают рентабельно только при урожайности 280–300 ц/га. Для повышения продуктивности корнеплодов необходимо использовать росторегулирующие вещества, способствующие усилению роста и развития культуры. Одним из путей решения данных проблем является применение стимуляторов роста — наночастиц серебра [1].
В связи с этим целью исследований было изучение влияния опрыскивания растений сахарной свеклы наночастицами серебра на рост, развитие, урожайность и качество культуры.
Эксперименты проводились на базе ООО «Алексеевское» Сараевского района Рязанской области. Основной тип почв хозяйства — тяжелосуглинистые черноземы.
Объектом исследований являлся гибрид сахарной свеклы Урази F1.
1. Контроль (без обработок).
2. Опрыскивание растений 0,001 %-ным раствором наночастиц серебра.
3. Опрыскивание растений 0,01 %-ным раствором наночастиц серебра.
4. Опрыскивание растений 0,1 %-ным раствором наночастиц серебра.
Растения сахарной свеклы опрыскивали водными растворами наночастиц серебра в фазы 1–2-й пары листьев и смыкания листьев в рядках ручным ранцевым опрыскивателем Solo-425.
Концентрат коллоидного раствора наноразмерных частиц серебра состоит из микроскопических частиц серебра, взвешенных в деминерализованной и деионизированной воде. Этот продукт высоких научных технологий производится электролитическим методом.
В качестве действующего вещества содержатся наноразмерные частицы серебра (средний размер 10–12 нм) с предельно высокой концентрацией от 0,1 до 2,0 вес. %.
Для Цитирования:
Антипкина Л. А., Изучение влияния наночастиц серебра на продуктивность и качество сахарной свеклы. Главный агроном. 2019;5.
Источник: panor.ru