Умная доставка микроэлементов для роста растений
Для удовлетворения растущего глобального спроса на продовольствие необходимы улучшения продуктивности и питательной ценности сельскохозяйственных культур. Стратегия, которую исследуют учёные из KAUST, — контролируемая доставка биоактивных молекул, таких как стимуляторы роста и микроэлементы, для повышения урожайности и устойчивости растений.
Команда под руководством аспирантки Катьи Перес и постдока Ягиза Алагоза разработала новую форму для «умной» доставки синтетического аналога регулятора роста заксинона — MiZax-3. Исследование опубликовано в Nano Letters.
Платформа на основе металло-органических каркасов
В основе разработки лежит метод биомиметической минерализации с использованием ZIF (цеолитных имидазолатных каркасов). Учёные применили ZIF-8 — наноразмерный металло-органический каркас (MOF), содержащий цинк.
Ключевые свойства платформы, названной MiZIFs:
- Эффективно загружает MiZax-3.
- Сохраняет стабильность при высоких температурах и полевых условиях.
- Высвобождает MiZax-3 pH-зависимым образом.
Результаты испытаний
Лабораторные тесты (гидропоника): Обработка MiZIFs увеличила свежую массу проростков томата и жемчужного проса, подтвердив эффективное высвобождение биоактивного MiZax-3.
Полевые испытания на перце (капсикуме):
- Обработанные MiZax-3 и MiZIFs растения имели значительно больше цветочных почек.
- Наблюдалось увеличение высоты растений через 6 и 8 недель после обработки.
- Повысилась урожайность на двух последовательных сборах.
- Важнейший результат: содержание цинка в плодах при обработке MiZIFs увеличилось почти вдвое, что перспективно для обогащения микроэлементами.
Учёные предполагают, что ионы цинка (Zn) в каркасе ZIF-8 также способствуют улучшению показателей, что согласуется с исследованиями по применению наночастиц металлов и микроэлементов.
Значение и перспективы
Это первое исследование, демонстрирующее успешное использование платформы MiZIFs для доставки агрохимикатов с целью повышения урожайности и содержания цинка в плодах в полевых условиях.
Работа открывает возможности для применения других биосовместимых и экономичных координационных систем для точного земледелия. Команда уже проводит более масштабные эксперименты на разных культурах. Исследование было отмечено на сайте журнала Science как важная работа из других изданий.