Tomat vekst økt med en spray av nanopartikler

Biologi

Darren Quick

9. november 2015

2 bilder

En aerosolpåføring av nanonutrients har betydelig økt vekst- og antioksidantnivået av tomatplanter (Kreditt: Shutterstock)

Fans av The Simpsons kan hente Lisa ved hjelp av genteknologi for å lage en super tomat som hun håpet ville kurere verdenssøster. Nå har forskere ved Washington University i St. Louis (WUSTL) kommet nær det virkelige, ikke gjennom genteknologi, men med bruk av nanopartikler. Selv om den enkelte frukten ikke er like stor som Lisa 's opprettelse, har lagets tilnærming resultert i tomatplanter som produserte nesten 82 prosent mer frukt på vekt, og frukten har også høyere antioxidantinnhold.

Den nye teknikken utviklet av Ramesh Raliya, PhD og Pratim Biswas, PhD, begge på WUSTLs School of Engineering & Applied Science, involverer bruk av sinkoksid og titandioxyd nanopartikler for å øke tomatplantens evne til å absorbere lys og mineraler. Titanoksydet øker klorofyllinnholdet i plantens blader for å forbedre fotosyntese, mens sink er et viktig næringsstoff som også bidrar til funksjonen av enzymer i planten.

"Når en plante vokser, signalerer den jorden at den trenger næringsstoffer, " sier Biswas. "Næringsstoffet det trenger er ikke i et skjema som planten kan ta med en gang, slik at den skiller ut enzymer som reagerer med jorda og utløser bakteriemikrober for å forvandle næringsstoffene til et skjema som planten kan bruke. prøver å hjelpe denne banen ved å legge til nanopartikler. "

Teamet fant at direkte avsetning av nanopartikler på plantens blader som en meget fin spray resulterte i en mye større opptak av næringsstoffer enn om nanopartikler ble påført jorden.

"En plante kan bare ta opp rundt 20 prosent av næringsstoffene som er påført gjennom jord, og resten danner enten stabile komplekser med jordbestanddeler eller vaskes bort med vann, noe som fører til avstrømning, " sier Raliya. "I begge sistnevnte tilfeller er næringsstoffene utilgjengelige for planter. "

I tillegg til plantene som ble behandlet med aerosol nanopartikler som produserte nesten 82 prosent mer frukt på vekt enn ubehandlede planter, hadde tomater seg en økning på mellom 80 og 113 prosent i nivåer av lycopen. Dette er en antioksidant som gir tomater og noen andre røde frukter og grønnsaker deres røde farge og har vært gjenstand for en rekke studier som søker å finne frem til en sammenheng mellom den og redusert risiko for kreft - ingen av disse har vært avgjørende ifølge FDA.

Biswas sier at den optimale konsentrasjonen av nanopartikler som gir maksimal nytte, må fortsatt bestemmes, men plantene og tomatene som ble brukt i studien hadde nanopartikkelnivåer godt under USDA-grensen, og var betydelig lavere enn de som ble funnet i konvensjonell gjødsel.

Laget utvikler nå en ny formulering av nanonutrients som ikke bare inneholder sink, men alle 17 elementene planter krever å vokse. De håper en slik teknikk kan bidra til å mate de 9 milliarder menneskene som forventes å bo på planeten innen 2050, uten å legge ekstra belastning på vann og energiressurser.

"I 100 år vil det være flere byer og mindre jordbruksmark, men vi trenger mer mat, " sier Raliya. "Samtidig vil vann bli begrenset på grunn av klimaendringer. Vi trenger en effektiv metodikk og et kontrollert miljø der planter kan vokse. "

Forskningen vises i journalen Metallomics .

Kilde: Washington University i St. Louis

De forskjellige effektene av anvendelsen av nano næringsstoffer på en tomatplantasje (Kreditt: Ramesh Raliya, Pratim Biswas)

En aerosolpåføring av nanonutrients har betydelig økt vekst- og antioksidantnivået av tomatplanter (Kreditt: Shutterstock)

Anbefalt Redaksjonens