नैनोकम्पोजिट्स फाइटोपैथोजेन्स को प्रभावित करेंगे

दुनिया ने लंबे समय से जैविक उत्पादों के इर्द-गिर्द उछाल शुरू कर दिया है, जो पर्यावरण के अनुकूल होने सहित कुछ मानदंडों को पूरा करते हैं। और वांछित शुद्धता कैसे प्राप्त करें, अगर लगभग सभी फसलें रोगाणुओं के कारण होने वाली बीमारियों के लिए अतिसंवेदनशील हैं? इस तरह की समस्या को "रसायन विज्ञान" के बिना हल करना आसान नहीं है। इसलिए, वैज्ञानिक इस बारे में सोच रहे हैं कि रसायनों को पौधों और मानव स्वास्थ्य के लिए यथासंभव हानिरहित कैसे बनाया जाए। अल्ला परफिलयेवा, साइबेरियन इंस्टीट्यूट ऑफ प्लांट फिजियोलॉजी एंड बायोकैमिस्ट्री ऑफ द साइबेरियन ब्रांच ऑफ द रशियन एकेडमी ऑफ साइंसेज, कैंडिडेट ऑफ बायोलॉजिकल साइंसेज के प्लांट-माइक्रोबियल इंटरैक्शन की प्रयोगशाला की वरिष्ठ शोधकर्ता ने अपनी वैज्ञानिक टीम के साथ मिलकर इस समस्या का समाधान निकाला। . अनुसंधान विषय "रासायनिक और सूक्ष्मजीवविज्ञानी संश्लेषण द्वारा प्राप्त सेलेनियम नैनोकम्पोजिट्स का उपयोग करके बैक्टीरिया और फंगल फाइटोपैथोजेन से कृषि पौधों में सुधार" को रूसी संघ के राष्ट्रपति के अनुदान द्वारा समर्थित किया गया था।

• अल्ला कहते हैं, फाइटोपैथोजेनिक रोगाणु खेती वाले पौधों के रोगों के प्रेरक एजेंट हैं। वे वायरस, बैक्टीरिया या कवक के रूप में हो सकते हैं। वैश्विक जलवायु परिवर्तन के कारण, नए क्षेत्रों में फैलने सहित कई रोगजनक रोगाणुओं की सीमा का विस्तार हो रहा है। रोगजनक रोपण सामग्री की हार का कारण बनते हैं - बल्बों का सड़ना, पौधों के कंद। नतीजतन, बढ़ते मौसम के दौरान पौधे की वृद्धि धीमी हो जाती है: इसका आकार एक पूरे के रूप में या इसके अंगों में कमी आती है - पत्तियां छोटी हो जाती हैं, जड़ प्रणाली खराब विकसित होती है। रंजकता परिवर्तन: पीलापन होता है, अंग हल्के हरे रंग के हो जाते हैं। पत्तियाँ और तने मुरझा जाते हैं, पौधों की पूर्ण मृत्यु के मामले असामान्य नहीं हैं। यह सब, निश्चित रूप से, फसल को नकारात्मक रूप से प्रभावित करता है।

- इसका सामना कैसे करें?

- फाइटोपैथोजेनिक सूक्ष्मजीवों को दबाने के लिए जहरीले कीटनाशकों का उपयोग किया जाता है। हालांकि, वे कवक के खिलाफ काम करते हैं और बैक्टीरिया के खिलाफ अप्रभावी होते हैं। लेकिन ऐसे फंड की निस्संदेह जरूरत है।

• यह पता चला है कि फाइटोपैथोजेनिक बैक्टीरिया सब कुछ नष्ट कर देते हैं और इसके बारे में कुछ भी नहीं किया जा सकता है?
• फाइटोपैथोजेन के लिए सब कुछ नष्ट करना लाभहीन है, क्योंकि उन्हें भोजन के आधार की आवश्यकता होती है। यदि वे मेजबान पौधों को पूरी तरह से नष्ट कर देते हैं, तो उनके पास रहने के लिए कहीं नहीं होगा और खाने के लिए कुछ भी नहीं होगा। इसलिए, फाइटोपैथोजेन पौधों को धीरे-धीरे रोकते हैं।

रोगों का विकास मौसम की स्थिति से प्रभावित होता है, कभी-कभी वे मनुष्यों के पक्ष में होते हैं, रोगजनकों के नहीं। उदाहरण के लिए, देर से तुषार रोग सहित विभिन्न सड़न, ठंड और बरसात के ग्रीष्मकाल में अधिक सक्रिय रूप से विकसित होते हैं, और शुष्क और गर्म मौसम उनके लिए प्रतिकूल होता है। कभी-कभी फसल का नुकसान महत्वपूर्ण होता है और 40-70% तक होता है। इस तथ्य को ध्यान में रखना चाहिए कि फाइटोपैथोजेन कभी भी अकेले काम नहीं करते हैं। एक नियम के रूप में, पौधों पर कवक और बैक्टीरिया का जटिल प्रभाव पड़ता है। नतीजतन, एक संक्रमण (अक्सर कवक) पौधे के जीव को कमजोर कर देता है, और बाकी फाइटोपैथोजेन बाद में हमला करते हैं।

• यह पता चला है कि कुछ फसलें बिल्कुल नहीं उगाई जानी चाहिए - क्या बैक्टीरिया उन्हें वैसे भी खाएंगे?
• दीर्घकालिक चयन के परिणामस्वरूप, एक व्यक्ति ने खेती वाले पौधों की सबसे प्रतिरोधी किस्मों का चयन किया। हालांकि, फाइटोपैथोजेन का विकास मेजबान पौधों के विकास के साथ-साथ होता है - वे अधिक दृढ़ भी हो जाते हैं।

- समस्या को हल करने के लिए वर्तमान में कौन सी दवाएं विकसित की जा रही हैं?

• फाइटोपैथोजेनिक सूक्ष्मजीव पर्यावरणीय कारकों के लिए बहुत प्रतिरोधी हैं, क्योंकि वे अपने जीवन का हिस्सा मेजबान पौधे जीव के बाहर मिट्टी में रहने में सक्षम हैं। इसलिए, सभी पदार्थ उनकी व्यवहार्यता को प्रभावित नहीं कर सकते। यह मैं विभिन्न रसायनों के परीक्षण के अपने अनुभव से जानता हूं।

- आपने सेलेनियम नैनोकंपोजिट्स को आजमाने का फैसला क्यों किया?

सेलेनियम सभी जीवित जीवों के लिए एक आवश्यक सूक्ष्म पोषक तत्व है। यह कोशिका के लिए आवश्यक एंजाइमों का हिस्सा है, इसमें उच्च जैविक गतिविधि और एंटीऑक्सीडेंट प्रभाव होता है। हालांकि, दुनिया भर की मिट्टी में इसकी सामग्री अपर्याप्त है।

नैनोकंपोजिट्स की संरचना में, सेलेनियम नैनोकणों के रूप में होता है। इनमें कोई आवेश नहीं होता, इनका आकार 100 नैनोमीटर तक होता है। रासायनिक तत्वों के पारंपरिक यौगिकों की तुलना में, नैनोकणों को कम मात्रा में सेवन करने की आवश्यकता होती है। बड़ी मात्रा में इनका विषैला प्रभाव होता है।

नैनोकंपोजिट्स बनाते समय, नैनोकणों को एक बड़े अणु (मैट्रिक्स) के अंदर सघन रूप से पैक किया जाता है। यह एक प्राकृतिक बहुलक है, उदाहरण के लिए, आलू से प्राप्त स्टार्च, या कैरेजेनन, जिसका उपयोग खाद्य उद्योग के लिए एक थिकनेस के रूप में किया जाता है, या अरबिनोगैलेक्टन, साइबेरियाई लार्च से पृथक एक पॉलीसेकेराइड, साथ ही हास्य पदार्थ। नैनोकण नैनोकम्पोजिट की सतह पर स्थित नहीं हैं, लेकिन अंदर हैं, इसलिए वे रासायनिक प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करने में असमर्थ हैं।

बैक्टीरिया कैसे नष्ट होता है?

- प्राकृतिक पॉलिमर भोजन के रूप में रोगजनक बैक्टीरिया के लिए आकर्षक होते हैं। वे बाहर विशेष पदार्थों का स्राव करते हैं - एक्सोएंजाइम, जो जीवाणु कोशिका के बाहर बड़े अणुओं को छोटे - ओलिगोमर्स और मोनोमर्स में तोड़ने में सक्षम होते हैं। बैक्टीरिया उन पर फ़ीड करते हैं। जब नैनोकम्पोजिट मैट्रिक्स को एक्सोएंजाइम द्वारा क्लीव किया जाता है, तो सेलेनियम नैनोकणों को छोड़ दिया जाता है।

वे जीवाणु कोशिका की सतह से जुड़ते हैं और झिल्ली क्षमता पर कार्य करते हैं, अर्थात कोशिका की सतह पर आवेश। नतीजतन, पर्यावरण से द्रव सक्रिय रूप से जीवाणु कोशिका में प्रवेश करना शुरू कर देता है, जिससे जीवाणु का टूटना होता है।

इसी समय, सेलेनियम नैनोपार्टिकल्स और मेट्रिसेस दोनों का पौधों पर नकारात्मक प्रभाव नहीं पड़ता है। इसके अलावा, हमने कई पदार्थों का अध्ययन किया - विभिन्न प्राकृतिक बहुलक मेट्रिसेस में सेलेनियम नैनोकम्पोजिट - और पाया कि वे पौधों की वृद्धि और विकास को भी उत्तेजित करते हैं, इन विट्रो में फाइटोपैथोजेन के प्रति उनके प्रतिरोध को बढ़ाते हैं, जो कि "टेस्ट ट्यूब में" और उत्पादकता में वृद्धि करते हैं। क्षेत्र की स्थिति। प्रयोग।

इसी समय, सेलेनियम उनके उपचार के बाद पौधों के ऊतकों में जमा नहीं होता है और मिट्टी के सूक्ष्मजीवों पर हानिकारक प्रभाव नहीं पड़ता है, जो नैनोकम्पोजिट्स के उपयोग की सुरक्षा को इंगित करता है। इसके अलावा, वे पौधों के खनिज पोषण को समृद्ध करते हैं, रोग प्रतिरोधक क्षमता बढ़ाते हैं। इस प्रकार, यह पता चला है कि सेलेनियम नैनोकम्पोजिट फाइटोपैथोजेनिक सूक्ष्मजीवों को नष्ट करते हैं और इसके अलावा, पर्यावरण को नुकसान पहुंचाए बिना पौधों के लिए विकास-उत्तेजक प्रभाव डालते हैं।

• आप इस विषय पर कब से काम कर रहे हैं? आपको और क्या परिणाम मिले?

- मैंने अपनी पीएच.डी. 2013 में थीसिस। सेलेनियम नैनोकंपोजिट्स रूसी विज्ञान अकादमी की साइबेरियाई शाखा के काइनेटिक्स और दहन संस्थान में बोरिस सुखोव के वैज्ञानिक समूह द्वारा संश्लेषित किए जाते हैं। नोवोसिबिर्स्क में वीवी वोवोडस्की। हमारे संस्थान में, मैं और मेरे सहयोगी नैनोकंपोजिट्स में लगे हुए हैं: इरीना ग्रास्कोवा, प्लांट-माइक्रोबियल इंटरैक्शन की प्रयोगशाला के मुख्य शोधकर्ता, डॉक्टर ऑफ बायोलॉजी, ओल्गा नोझकिना और अनास्तासिया गाज़ीज़ोवा, अग्रणी इंजीनियर, साथ ही जीव विज्ञान और मृदा संकाय के छात्र इरकुत्स्क स्टेट यूनिवर्सिटी के, जो अपने टर्म पेपर्स और शोध प्रबंधों के लिए मेरी देखरेख में शोध करते हैं।

हमने मूली, सोयाबीन और आलू के अंकुरण पर मेट्रिसेस में सेलेनियम युक्त कई नैनोकम्पोजिट के प्रभाव का अध्ययन किया है। पाया कि कुछ मामलों में वे विकास को प्रोत्साहित करते हैं। तीन वर्षों के लिए, 2020 से 2022 तक, क्षेत्र प्रयोगों के दौरान, हमने आलू की उत्पादकता पर सेलेनियम नैनोकम्पोजिट्स के प्रभाव का अध्ययन किया और पाया कि उन्होंने प्रत्येक पौधे से प्राप्त कंदों की संख्या में वृद्धि की।

इसके अलावा, हमने आलू के रिंग रोट बैक्टीरिया, क्लैविबैक्टरसेपेडोनिकस, और लेट ब्लाइट पैथोजन फाइटोफ्थोरा कैक्टोरम पर हानिकारक प्रभाव की खोज की, जो सेब के पेड़ों से लेकर फूलों तक फसलों की एक विस्तृत श्रृंखला को संक्रमित करता है।

लेट ब्लाइट पौधों की एक बीमारी है जिसमें पत्तियों का पीलापन और मुरझाना, बेल पर फलों का सड़ना और यहां तक ​​​​कि पौधे की पूर्ण मृत्यु भी देखी जाती है। नाइटशेड परिवार के प्रतिनिधियों में अक्सर पाया जाता है - ये टमाटर और आलू हैं। अब हम अध्ययन कर रहे हैं कि सेलेनियम नैनोकम्पोजिट्स के साथ आलू के कंदों का प्रीप्लांट उपचार आलू की फसल से कंदों की माइक्रोबियल संरचना (माइक्रोबायोम) को कैसे प्रभावित करता है।

10 वर्षों के लिए, हमने धातुओं - चांदी, तांबा, मैंगनीज, लोहा, साथ ही उनके विभिन्न संयोजनों के नैनोकणों पर आधारित कई नैनोकम्पोजिट का अध्ययन किया है। नए दिलचस्प डेटा प्राप्त हुए हैं, जिसके अनुसार कुछ नैनोकम्पोजिट्स में बहुत उच्च जैविक गतिविधि होती है: वे पौधों के विकास और विकास को प्रोत्साहित करते हैं, और एक उच्च जीवाणुरोधी प्रभाव होता है। हम पहले ही मैंगनीज नैनोकंपोजिट्स की जैविक गतिविधि के पंजीकरण पर पेटेंट के लिए आवेदन कर चुके हैं।

- आपके शोध के परिणाम कितने मांग में होंगे?

– आज, राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था के विभिन्न क्षेत्रों में नैनो प्रौद्योगिकियों के उपयोग पर सक्रिय रूप से चर्चा की जा रही है। चिकित्सा और पशु चिकित्सा में, नैनोकणों का पहले से ही व्यापक रूप से कैंसर उपचार और एंटीऑक्सिडेंट के रूप में उपयोग किया जाता है। नैनोकणों वाले पदार्थों के उपयोग की कम मात्रा के कारण एग्रोकेमिस्ट्री में नैनोटेक्नोलॉजी का उपयोग आशाजनक है। इसी समय, लागत पारंपरिक कीटाणुनाशकों के बराबर होती है, और नैनोकणों के उपयोग का प्रभाव बहुत अधिक होता है। इस तथ्य के कारण कि मिट्टी सेलेनियम में खराब है, पौधों को उचित खनिज पूरक की आवश्यकता होती है। हालांकि, उनमें से ज्यादातर मिट्टी की नमी में पूरी तरह से नहीं घुलते हैं और पौधों द्वारा अवशोषित हो जाते हैं। इसलिए, सेलेनियम नैनोकम्पोजिट्स के साथ रोपण सामग्री के उपचार की आवश्यकता स्पष्ट है।

इसके अलावा, पौधों के जीवों, फाइटोपैथोजेनिक सूक्ष्मजीवों और पौधों-माइक्रोबियल संबंधों पर नैनोकणों के प्रभाव के बारे में अभी भी पर्याप्त मौलिक ज्ञान नहीं है। हमारा शोध इन अंतरालों को भरता है। हमने पहले ही बड़ी संख्या में प्रयोगशाला परीक्षण और क्षेत्र प्रयोग किए हैं, जिससे हमें समस्या की काफी गहरी समझ मिली है। व्यवहार में इस ज्ञान का उपयोग करने के लिए एक कृषि फर्म में अनुमोदन की आवश्यकता होती है। हम भी ऐसा करेंगे, लेकिन बाद में। इस तरह के काम के लिए प्रयोगशाला अध्ययनों की तुलना में बहुत अधिक मात्रा में नैनोकम्पोजिट की आवश्यकता होती है। यह सिंथेटिक रसायनज्ञों का काम है।