Защитная система семян по образцу персика
Химики ETH разрабатывают новый метод покрытия для защиты семян от поедания насекомыми, вдохновившись примером персика и некоторых других растений.
Ядро персика содержит амигдалин — вещество, которое в желудке может разлагаться с образованием синильной кислоты (HCN). Эта естественная защитная система, характерная также для абрикосов и горького миндаля (семейство Prunus), защищает семена растений от насекомых. Исследователи из группы Венделина Штарка в ETH Zurich воспроизвели этот механизм в лаборатории, создав биоразлагаемое покрытие для семян, которое не препятствует их прорастанию. Результаты работы опубликованы в Journal of Agricultural and Food Chemistry.
Многослойное покрытие с «цианидным» механизмом
Наиболее эффективная последовательность слоев покрытия состоит из нескольких слоев полилактида (PLA) — безвредного для человека и окружающей среды полимера:
- Внутренний слой: содержит фермент.
- Средние слои: слой чистого PLA и два слоя с внедренным амигдалином (предшественником HCN).
- Внешний слой: чистый PLA.
При повреждении покрытия личинкой насекомого амигдалин и фермент смешиваются. Амигдалин разлагается с образованием синильной кислоты, которая убивает личинку или подавляет ее аппетит.
Эффективность против вредителей
В сотрудничестве с Институтом Юлиуса Кюна (Берлин) покрытие протестировали на различных вредителях зерновых. Оно оказалось высокоэффективным против:
- Личинок мучного хрущака (Tenebrio molitor)
- Индийской мучной огневки (Plodia interpunctella)
- Малого зернового точильщика (Rhizopertha dominica) — жука, наносящего значительный ущерб запасам пшеницы во всем мире.
На обработанных семенах вылупилось значительно меньше взрослых жуков, их репродуктивный успех был ниже, а личинки росли медленнее из-за недостатка пищи.
Однако покрытие не сработало против амбарного долгоносика (Sitophilus granarius). Этот жук откладывает яйца внутрь зерна, и личинки, развиваясь изнутри, не контактируют с покрытием.
Без ущерба для прорастания
Испытания в лаборатории и в поле показали, что покрытие не нарушает прорастание семян пшеницы:
- В лаборатории проросло 98% обработанных зерен.
- В поле обработанные зерна прорастали немного позже, и всходы сначала развивались медленнее, но впоследствии растения компенсировали это отставание.
Потенциальная замена пестицидам
Авторы исследования Карлос Мора и Йонас Хальтер отмечают, что метод прост в применении (аналогично опрыскиванию), а его стоимость ненамного выше, чем у инсектицидов. Исследователи убеждены, что покрытие можно использовать и для других культур.
«Метод обладает потенциалом для замены некоторых синтетических пестицидов, — считает Карлос Мора. — Покрытие не только биоразлагаемо, но и обеспечивает сохранение качества семян при хранении».