Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Рис. 1. Микрофотографии нанотрубок (ПЭМ).

Рис. 2. Вот так выглядит самый маленький в мире томат.

Рис. 3. Влияние нанотрубок на прорастание семян.

Рис. 4. Так выглядели проростки на 25-й день.

Рис. 5. Обнаружение нанотрубок внутри семян методом рамановской спектроскопии.

Углеродные нанотрубки ускоряют прорастание семян

Ключевые слова:  нанотрубки, прорастание семян, томат

Опубликовал(а):  Трусов Л. А.

08 октября 2009

Взаимодействие наночастиц и живых организмов в настоящее время всесторонне и пристально изучается. Частицы сравнительно легко проникают в клетки животных, немного с большими трудностями – в клетки растений (у растений, как мы помним, помимо свойственной всем клеткам плазматической мембраны имеется еще и прочная, твёрдая клеточная стенка). А вот американские исследователи недавно озаботились вопросом: могут ли наночастицы проникать в семена растений, оболочка которых еще более толстая, чем растительная клеточная стенка?

По словам ученых, семена некоторых видов растений способны накапливать тяжелые металлы, такие как свинец или барий. На основании этого факта исследователи делают совершенно логичное (по их словам!) предположение, что некоторые наноразмерные частицы будут также проникать сквозь оболочку семян и (что не менее логично) влиять на их прорастание.

В качестве нанообъектов учёные использовали многостенные углеродные нанотрубки (рис. 1). Источником семян послужил томат Lycopersicon esculentum сорта Micro-Tom. Между прочим, это самый миниатюрный сорт помидор, чрезвычайно удобный для лабораторных исследований (рис. 2). Стерильные семена высевали на твёрдую питательную среду, содержащую 10, 20, 40 мкг/мл нанотрубок, и следили за их прорастанием. Контрольная группа семян росла на такой же среде, но без добавления наночастиц. И результаты не заставили себя ждать! Уже на третий день на средах с нанотрубками проросло более 30% семян, в то время как в контроле такие показатели были достигнуты лишь к 12-му дню (рис. 3). Проростки, выросшие на нанотрубках, быстрее набирали биомассу и имели большую длину побегов, нежели контрольные растения (однако длина их корней оказалась одинаковой, но объяснение этого явление осталось за рамками данного исследования) (рис. 4).

Наличие нанотрубок непосредственно внутри семян было показано при помощи рамановской спектроскопии (рис. 5). Также были сделаны микрофотографии корневой системы проростков, и в клетках корня тоже были обнаружены нанотрубки.

Было предложено и объяснение: возможно, нанотрубки, проникая сквозь оболочку семян, облегчают поступление воды к зародышу. Чтобы проверить, действительно ли это так, семена высушивали при 250°С в течение 120 минут и затем определяли изменение массы. Оказалось, что в сухих семенах до высевания на среду содержание влаги составляет примерно 18,4%. Семена, выдержанные на обыкновенной питательной среде 2 дня, содержали 38,9% влаги. А в тех семенах, что были высажены на среду с нанотрубками, было аж 57,6% жидкости. Таким образом, нанотрубки, накопление воды и прорастание семян определенно связаны между собой.

Работа «Carbon nanotubes are able to penetrate plant seed coat and dramatically affect seed germination and plant growth» опубликована в ACS Nano. Ученые надеются, что проделанная работа носит не только фундаментальный характер, но будет иметь и практическое значение для сельского хозяйства.


Источник: ACS Publications



Комментарии
Это действительно неординарная статья, отголосок "нанобума"
И перевод очень порадовал!
Во времена реформ под Саратовом, в одном монастыре, монахи собирали хлеба по 50 ц. на круг (когда 30 уже хорошо). Ученые мужи отправили комиссию для изучения данного вопроса. Оказалось: перед выходом на полевые работы монахи усердно молятся, а на поле совершают молебен.
Как факт это интересно, но на селе агрономы, как класс, уже не существуют. И нанотрубки здесь не помогут.
Зайцев Дмитрий Дмитриевич, 09 октября 2009 10:03 
Статья вызвала ассоциации с высказыванием Менделеева о топке ассигнациями.
----
Чтобы проверить, действительно ли это так, семена высушивали при 250°С в течение 120 минут и затем определяли изменение массы.
----

Что-то жёстко нынче влажность биообъектов определяют.
Палии Наталия Алексеевна, 09 октября 2009 17:01 
К комментарию Евгения Ивановича добавлю, что в те далекие времена в деревнях пастухам было категорически запрещено ругаться с использованием нецензурных выражений ( считалось, что из-за этого резко падают удои), в противном случае горе-пастухов попросту изгоняли из деревни (когда-то прочитала в книге "Бытоописание жизни руского народа")
Л В А, 11 октября 2009 02:57 
А про ПДК?
А про ПДК - это отдельные специальные многомиллионные научные исследования.
Статья вызвала ассоциации с высказыванием Менделеева о топке ассигнациями.
Нельзя не согласиться!
А с другой стороны, подумалось: а вдруг этих трубок будет некуда девать (Байер, к примеру, активно постарается) и предложение будет рождать спрос
Палии Наталия Алексеевна, 12 октября 2009 16:30 
Вообще-то наноматериалы, нанопрошки на основе железа (в 1999 г. еще их продолжали называть ультрадисперсными) начинали применять и в России в растениеводстве
(см. например статью Golovin PP, Golovina NA, Tomanova NN, Kovalenko LV, and Folmanis GE
Doklady Akademii nauk / [Rossiiskaia akademii nauk] 369(1):130-4, 1999 Nov)
Ух ты!
Только немного непонятно "на основе железа" - имеются ввиду оксиды/(оксо)гидроксиды, а то ведь ультрадисперсное железо пирофорно, ну или по-меньшей мере очень легко окисляется. И поэтому важно было бы уточнить какие именно соединения железа вызывают эффект, поскольку их огромное множество - с разной структурой, разной поверностью и, разумно предположить, различными эффектами на живые организмы.
Палии Наталия Алексеевна, 12 октября 2009 18:13 
Владимир Владимирович, как написано в тезисах:
"Нами изучались биологические свойства ультрадисперсных порошков железа, полученных низкотемпературным водородным восстановлением. Размеры 75% частиц изучаемого порошка укладывались в интервале от 7,6 до 20,5 нм.
Результаты изучения токсичности ультрадисперсного порошка (УДП) железа позволяют утверждать, что препарат относится к группе малотоксичных веществ с большой терапевтической широтой.....
Урожайность картофеля под воздействием УДП железа увеличилась на 20%. Предпосевная обработка привела к снижению вредоносности заболевания ризоктония на 25%.

Урожайность зеленой массы кукурузы под воздействием предпосевной обработки семян УДП железа превысила урожайность контрольного поля на 142,3 ц/га, или на 27,3%. Повысилось также и качество растительного сырья.
Положительные результаты получены на ячмене, ржи, кукурузе, сахарной, кормовой и столовой свекле, хлопчатнике, подсолнечнике и ряде тепличных культур. "
(Фолманис Г.э., Коваленко Л.в. Ультрадисперсные порошки железа в растеневодстве // Научная сессия МИФИ-2001. Т.9 Памяти В.С.Емельянова. Перспективные наукоемкие технологии. Физика и химия новых неорганических материалов. Физическая химия растворов. Ультрадисперсные (нано-)материалы, стр. 134-135)- привожу цитаты, на тот случай, если ссылка не открывается
Наталия Алексеевна,
Спасибо, ссылка открывалась.
Это я как-то недотумкиваю
То есть обработка идет сильным восстановителем, плюс генерируется основание, и тогда благотворность такого эффекта определяется правильной дозой. Пожалуй, разумно, хотя использовать пирофорные порошки и несколько неудобно.

Статья подтверждает то, что исследователи могут дойти до нано-разма в экспериментах с природой.На семена можно воздействовать (и пытались воздействовать) всю историю существования человека разумного. Пытались ускорить рост, урожайность и многое другое. Добрались и до ГМО семян и продуктов из них. Но, как мне помнится, еще кто-то древние-разумные говорили - "главное-чувство меры!" . Но часто это "чувство меры" и отсутствует. Можно предположить направление дальнейших "глубоконаучных" исследований типа "а давайте засунем нанотрубки еще куда-нибудь!" А каков смысл, какова цель? Ведь нанотрубки дойдут и до генной структуры семян, будут мутации и
внимание ! - откроется новое необозримое!поле для "нано-учных исследований"!
А как с тем, чтобы не навредить природе и человеку в ней? В США есть организация (FDA)по контролю за продуктами и лекарствами . У нас тоже есть что-то подобное. Это все к вопросу о безопасности НАНО-продуктов.
А касательно повышения качества семян - то уже давно (первые патенты: в США - в 1993г. а в России - с 1995г. ) существует плазменная технология обработки семян см. http://www.plasmas.spb.ru Плазменные семена давно поставляются на рынок с зарегистрированной торговой маркой. При обработке подобраны и сбалансированы более 10 физических факторов и учитываются био- и фенологические факторы. "Главное-чувство меры"! Отсутствие генных изменений.И главный критерий - наши садоводы. Их не обманешь нано-..., они выращивают, видят и едят это.
А в Японии после плазменной обработки семян японцы вспомнили, что у растений и плодов есть запах и вкус.
"Главное - чувство меры!"
Ультрадисперсные порошки, нанотрубки, "сбалансированная" плазма - а семена знай себе прорастают
Л В А, 13 октября 2009 19:23 
Ка бы потом не пришлось тратить десятки млрд евро (совсем как амеры с "экологически чистым" неэтелированным бензином, после которого мучались и мучаются люди) на очистку от этих чудо-изобретений, вместе с ГМИ. По ГМИ, в частности знаю из первых рук - люди кормили мышей американской соей, необработанной, потомство ужасное, либо вообще никакого. Думается с нанотрубками несколько иной эффект будет. Уже сейчас известно, что асбестовые волокна в десятки раз менее канцерогенны по сравнению с нанотрубками.
Впрочем, кому горе, а кому и прибыль.
Мировоззрение определяет.


Механизм биологического воздействия в животном, насколько я понял из микрофотографий примерно таков - на концах и на поверхности нанотрубок образуются резкие локальные градиенты электрических полей. Фаги весьма чувствительны, как и многие микроорганизмы и начинают атаковать. В конце концов всё это перерождается в опухоль.

Будьте аккуратны при опытах!
Обычные HEPA14 фильтры для "cleanroom" не годятся. На опытах с ними и ULPA 16 (на два класса выше) проходят. В результате сухие порошки витают в воздухе и т.к. маски защищают умеренно лишь лабораторный материал от контаминаций с Вашей стороны, то частицы проникают в Вас. Некоторые, например тот же асбест, не слишком опасны - нет таких концентраций пыли, другие же - проводщие нанотрубки могут представлять при постоянной работе реальную опасность, могущею привести лет через 15-20 на терапию опухоли.
Методы очитстки существуют, но пока не применяются. т.к. не прописаны ПДК.
Во всяком случае тем способом. что разработал я заинтересовались лишь немцы и итальянцы.
Не хочется пугать, но, право же, будьте осторожнее.
Л В А, необработанная соя несъедобна. Более того, слегка ядовита. Известно это уже давно и даже прописано в ихних ГОСТ-ах.
Так что эксперимент по замору мышей совершенно дурной.

С другой стороны - японцы радостно уминают тофу и прочие продукты из соевого белка. Демографической катастрофы не наблюдается.
Трусов Л. А., 13 октября 2009 23:10 
а помидорчики-то колосятся

Помидоры буйно цвели - ого-го колосились.
В сути корней у земли - узрей наносущность.
Малому зело внемлИ - во благо прогресса!
(С)
Палии Наталия Алексеевна, 11 ноября 2009 15:19 
А вот еще один практический пример использования нанотехнологий в сельском хозяйстве
Средство было изобретено русскими, но запатентовано в США, там же находится и фирма выпускающая регулятор роста Nano-Gro.....

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Зело зыркнет зверь зоркий
Зело зыркнет зверь зоркий

На XXI Менделеевском съезде награждены выдающиеся ученые-химики
11 сентября 2019 года в Санкт-Петербурге на XXI Менделеевском съезде по общей и прикладной химии объявлены победители премии выдающимся российским ученым в области химии. Премия учреждена Российским химическим обществом им. Д.И.Менделеева совместно с компанией Elsevier с целью продвижения и популяризации науки, поощрения выдающихся ученых в области химии и наук о материалах.

Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых
Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых. Об этом премьер-министр РФ Дмитрий Медведев сообщил, открывая встречу с нобелевскими лауреатами, руководителями химических обществ, представителями международных и российских научных организаций.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Синтез “перламутровых” нанокомпозитов с помощью бактерий. Оптомагнитный нейрон.Устойчивость азотных нанотрубок. Электронные характеристики допированных фуллереновых димеров.

Люди, создающие новые материалы: от поколения X до поколения Z
Е.В.Сидорова
Самые диковинные экспонаты научной выставки, организованной в Москве в честь Международного года Периодической таблицы химических элементов в феврале 2019 г., можно было рассмотреть только "вооруженным глазом»: Таблица Д.И.Менделеева размером 5.0 × 8.7 мкм и нанопортрет первооткрывателя периодического закона великолепно демонстрировали возможности динамической АСМ-литографии на сканирующем зондовом микроскопе. Миниатюрные произведения представили юные участники творческих конкурсов XII Всероссийкой олимпиады по нанотехнологиям, когда-то задуманной академиком Ю.Д.Третьяковым — основателем факультета наук о материалах (ФНМ) Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова. О том, как подобное взаимодействие со школьниками и студентами помогает сохранить своеобразие факультета и почему невозможно воплощать идею междисциплинарного естественнонаучного образования, относясь к обучению как к конвейеру, редактору журнала «Природа» рассказал заместитель декана ФНМ член-корреспондент РАН Е.А.Гудилин.

Как наночастицы применяются в медицине?
А. Звягин
В чем преимущества наночастиц? Как они помогают ученым в борьбе с раком? Биоинженер Андрей Звягин о наночастицах в химиотерапии, имиджинговых системах и борьбе с раком кожи.

Медицинская керамика: какими будут имплантаты будущего?
В.С. Комлев, Д. Распутина
Почему керамические изделия применяются в хирургии? Какие технологии используются для создания имплантатов? Материаловед Владимир Комлев о том, почему керамика используется в медицине, как на ее основе создаются имплантаты и какие перспективы у биоинженерии

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.