"Золотые" семена: как и зачем обрабатывать посевной материал наночастицами

О сути метода, перспективах и ограничениях использования рассказал специалист Lexie Corner Атиф Сухайль.

Эффективность и преимущества

Изначально технология разрабатывалась как альтернатива генной модификации – более безопасный способ повысить урожайность без вмешательства в ДНК растений. Сегодня ее рассматривают как часть точного земледелия, особенно в регионах с засухами и деградированными почвами.

Исследования показывают, что нанопрайминг семян может сбалансировать неблагоприятные условия разного свойства. Так, наночастицы оксида цинка помогают растениям переносить засуху, активируя защитные механизмы. При засолении почв хорошие результаты демонстрирует оксид графена, способствующий выведению избытка солей. А для устойчивости к патогенам хорошо применять хитозан.

Вот несколько позитивных выявленных показателей:

• Скорость прорастания можно увеличить на 30-50%;
• ZnO-частицы усиливают антиоксидантную защиту, сохраняя фотосинтез при дефиците воды;
• Графеновые наноструктуры помогают выводить соли и усваивать калий;
• Au/Ag-частицы активируют белки теплового шока.

Результаты по культурам:

• Кукуруза – Ag-частицы прибавляют 25% всхожести в засоленных почвах;
• Соя – ZnO повышает выживаемость в засуху;
• Томаты – Графен улучшает корнеобразование.

Известно, что в ОАЭ метод позволил выращивать пшеницу на почвах с высоким уровнем засоления (12 dS/m при норме 4 dS/m).

Проблемы и решения

Несмотря на потенциал, у технологии есть серьезные ограничения.

Массовое внедрение тормозится нехваткой долгосрочных данных о влиянии наночастиц, так что пока метод остается нишевым. Однако интерес к нему растет – особенно в странах, где традиционное земледелие сталкивается с климатическими вызовами.

Траектория развития

Идея обработки семян наночастицами зародилась в начале 2000-х годов в рамках нанотехнологических исследований. Первые эксперименты проводились в университетских лабораториях США, Европы и Азии, где изучалось влияние наноматериалов на биологические системы. Со временем метод перекочевал в аграрные исследования.

Пионерами в технологии стали ученые из Национального университета Сингапура и Университета Калифорнии (Дэвис), которые обнаружили, что наночастицы металлов могут ускорять прорастание семян и усиливать их устойчивость к стрессам.

В Наньцзинском сельскохозяйственном университете в Китае и Индийском институте технологий в Кхарагпуре стали тестировать нанопрайминг на рисе, пшенице и бобовых. Китайские исследователи выявили ключевую роль пектинов клеточной стенки в усвоении наночастиц. Это открывает пути для создания адресных систем доставки питательных веществ.

Технология может распространиться по всему миру и стать ключевым элементом адаптивного сельского хозяйства в условиях климатических изменений: увеличить урожайность на проблемных почвах до 40% и сократить уменьшить применение пестицидов в пользу антимикробных свойств наночастиц. Однако пока метод требует дополнительных исследований и адаптации под разные культуры и типы почв.

Актуальные альтернативы

Нанопрайминг семян – действительно перспективная технология, позволяющая значительно повысить всхожесть, устойчивость к стрессам и продуктивность растений. Наночастицы металлов (Ag, Zn, Cu и др.) проникают в оболочку семени и активируют важные биохимические процессы: от антиоксидантной защиты до формирования корневой системы. Особенно эффективен метод в условиях засухи, засоления почв и при дефиците микроэлементов.

Однако массовое внедрение технологии пока сдерживают 3 фактора: отсутствие стандартов, недостаток данных о долгосрочном влиянии и высокая стоимость производства. Поэтому нанопрайминг пока остается больше в плоскости научных исследований и пилотных проектов.

Тем не менее, российским аграриям уже сейчас доступны проверенные способы повышения качества посевного материала – в частности, через точную и равномерную предпосевную обработку семян. Один из надежных инструментов – протравливатель ПС-10.

Фото: freepik.com/DC Studio