Nanočástice jako sterilizační činidla nahrazující antibiotika ve fytoprodukci

17/04/2022 Adam Walko 4 min read 189 Zobrazení antibiotika, fytoprodukce, nanočástice, sterilizační činidla

Jednoduchý a účinný přípravek na ochranu sazenic získaných in vitro před fytopatogeny vyvinul vědecký tým NUST MISIS spolu s kolegy z Voroněže a Tambova. Malé dávky nanočástic oxidu měďnatého ve svém složení fungují jako imunostimulátor rostlin. V důsledku toho vědci plánují získat přípravek, který zvýší množství sklizeného sadebního materiálu. Výsledky práce byly publikovány v mezinárodním vědeckém časopise Nanomaterials a na servu Phys.org.

Národní univerzita vědy a technologie MISIS

Mezi moderní metody hromadné fytoprodukce patří získávání sadebního materiálu dřevin klonální mikropropagací in vitro. Tato metoda vegetativního množení umožňuje získat nové rostliny, geneticky identické s původním exemplářem, v laboratorní nádobě nebo jiném kontrolovaném experimentálním prostředí, nikoli v živém organismu nebo přirozeném prostředí.

S novou technologií jsou spojeny určité výzvy: protože živná média pro fytoklony poskytují ideální podmínky pro mikrobiální růst, je třeba vytvářet nové rostliny a udržovat je v naprosté sterilitě. Antibiotika se stále častěji používají ke snížení rizika kontaminace rostlin množených in vitro.

Avšak spolu s baktericidním účinkem mohou antibiotika také toxický účinek na rostlinná pletiva, inhibovat jejich růst a vývoj. Mikroorganismy se navíc mohou adaptovat na biocidní léčiva mutacemi, což vede k rezistenci fytopatogenů. Podle ruských vědců by použití nanočástic jako sterilizačních prostředků mohlo být bezpečnou alternativou antibiotik.

Výzkumný tým vědců z NUST MISIS, Voroněžské státní univerzity lesnictví a technologií pojmenované po GF Morozovovi a Tambovské státní univerzitě pojmenované po GR Derzhavinovi se zaměřil na posouzení účinků nanočástic oxidu měďnatého na růst kolonií sporotvorných plísňových hub, as stejně jako na produkci genů odolnosti vůči stresu u klonů břízy in vitro, když jsou infikovány fytopatogeny.

„Jak jsme očekávali, nanočástice oxidu měďnatého měly výrazný antimykotický účinek na fytopatogeny v rostlinné kultuře, což je v souladu s výsledky řady předchozích studií. Jako možné mechanismy tohoto jevu předpokládáme jednak difúzi iontů mědi, což je antimikrobiální látka a specifické nanotoxické účinky, jako je indukce oxidačního stresu nebo poškození buněčné membrány,“ uvedla Olga Zakharová, expertka z oddělení funkčních nanosystémů a vysokoteplotních materiálů NUST MISIS.

Zajímavé je, že podle vývojářů byla maximální sterilita rostlin pozorována při nejnižší koncentraci studovaných nanočástic. Vědci naznačují, že účinku není dosaženo přímou destrukcí fytopatogenních mikroorganismů nanočásticemi, ale nepřímo prostřednictvím stimulace imunity sazenic.

„Nanočástice v nízkých koncentracích mohou u rostlin vyvolat středně silný stres, jehož jednou z reakcí je i změna jejich biochemického stavu. Sloučeniny jako peroxidázy a polyfenoly, které jsou součástí systému nespecifické ochrany rostlin proti fytopatogenním mikroorganismům, mohou být imunní vůči fytopatogenním mikroorganismům.“ Zároveň se zvýšením koncentrace nanočástic zvyšuje „nano“ indukovaný stres a celková účinnost adaptace rostlin na stres se začíná snižovat, což se v konečném důsledku projevuje sníženým počtem životaschopných mikroklonů při maximální koncentraci nanočástic,“ dodala Olga Zakharova.

Získaná data podle vědců potvrzují perspektivu využití nanočástic oxidu měďnatého k optimalizaci technologie pěstování rostlin in vitro. Další fází projektu je přesná identifikace mechanismů, kterými nanočástice ovlivňují rostliny a fytopatogeny.

Zdroj: Phys.org