Восстановление лесов после пожаров: Как наночастицы защищают микроклоны деревьев

    image

    Погода на земном шарике все повышает градус. Пока московский январь дождил, в Австралии огонь выжег территории, превышающие 20 млн га. Сегодня мы расскажем, как клоны деревьев помогают возродить погибшие леса. Ключевой момент — под защитой композитных наночастиц. Поехали.

    Один из крупнейших банков Австралии Westpac подсчитал, что прямые убытки экономики Австралии после грандиозных лесных пожаров 2019-2020 составят около 3,5 млрд долларов.
    По данным же Рослесхоза, в 2019 году экономический ущерб от лесных пожаров в России составил 14,4 млрд рублей. За пожароопасный сезон в стране огонь охватил свыше 10 млн га леса. Как лечить «зеленые легкие» планеты?

    Для  восстановления лесов после массовых пожаров ученые НИТУ «МИСиС» и Тамбовского государственного университета разработали новую технологию для повышения приживаемости саженцев-микроклонов. Использование нанопрепаратов позволило получить саженцы лиственных и хвойных деревьев с повышенной на 10-28% приживаемостью в открытом грунте. Они уже были использованы при создании экспериментальных лесонасаждений на территории Воронежской области.
     
    image

    Выгоревшие участки засеваются саженцами, выращенными в специальных лабораторных условиях методом микроклонального размножения. В основе метода лежит способность растительной клетки в благоприятных условиях давать начало целому растительному организму. Древесные микроклоны можно размножить в 3-4 раза быстрее, чем обычные саженцы, при этом они генетически однородны.

    Однако во время адаптации к почве из-за неприспособленности растений существует высокая вероятность их гибели, что снижает результативность технологии в целом.  Для решения этой проблемы коллектив ученых ТГУ им. Державина и НИТУ «МИСиС» разработал и получил экспериментальные образцы уникальных нанопрепаратов для микроклонального размножения древесных растений, на основе коллоидных растворов наночастиц.

    image

    «Полученные нанопрепараты являются основой питательной среды и  защищают проростки древесных растений, полученные микроклональным способом, от воздействия инфекций. Прежде всего – микроскопических фитопатогенных грибов, от которых на этой стадии гибнут порядка 30% саженцев, - рассказал руководитель проекта, директор НИИ экологии и биотехнологии ТГУ, старший научный сотрудник кафедры ФНСиВТМ НИТУ «МИСиС» Александр Гусев. –  Инфекции особенно опасны при переносе проростков из лабораторных пробирок в нестерильную среду теплицы, где они доращиваются до получения саженцев, которые можно высаживать в открытый грунт».

    Эксперименты проекта показали, что нанопрепараты в питательной среде обеспечивают гибель порядка 90-95% патогенных микроорганизмов. Нанопрепарат используется для стерилизации экспланта (исходного кусочка ткани растения, который затем клонируется) перед введением в культуру, а также добавляется в культивационную среду, где растут микропроростки. Кроме того, растения  обрабатываются суспензией нанопрепарата через полив грунта  после пересадки из пробирок в емкости с грунтом.

    image

    «Действующее вещество препаратов -  нанокомпозиты состава оксид графена-серебро и оксид-графена-оксид меди. При этом наночастицы серебра или оксида меди находятся на поверхности листов оксида графена, – рассказал представитель разработчиков нанокомпозита, руководитель кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ «МИСиС» Денис Кузнецов. -  Оксид графена служит в качестве носителя биоактивных наночастиц и стабилизатора коллоидных систем, а серебро и оксид меди работают как нетоксичные для растений фунгициды (вещества, подавляющие рост патогенных микроскопических грибов) широкого спектра действия. Стоит отметить, что наночастицы оксида меди в условиях in vitro способствовали увеличению образования дополнительных побегов у саженцев. Это соответствует данным, полученным сотрудниками нашей кафедры в ходе многолетних исследований – наночастицы металлов и оксидов металлов нередко проявляют стимулирующие эффекты по отношению к целому ряду растительных культур».


    image

    В результате созданы не имеющие аналогов отечественные стимуляторы роста и фитоиммунитета древесных культур для использования в качестве компонентов культивационных сред для микроклональных проростков и для обработки растений в условиях теплицы в ходе доращивания в закрытом грунте.

    Разработка российских ученых имеет экспортный потенциал, поскольку может быть востребована в странах, где большую часть посадочного материала производят лабораториях микроклонального размножения – США, Канаде, Испании, Италии, Португалии, Польше, Германии, Латвии, Бельгии, Голландии.

    Возможно, и Австралии поможет.
    НИТУ «МИСиС»
    Номер один в России по материаловедению

    Комментарии 15

      +1
      >>Погода на земном шарике все повышает градус
      Давненько не собирали обильный урожай винограда в Гренландии и Шотландии.
        +3
        при этом они генетически однородны
        и первый же залетевший дятел вирус разрушит цивилиз тайгу.
          +1
          Почему-то тоже подумалось об этом. Генетическое разнообразие — защита вида от всяких неприятностей — находится паразит который поражает именно этот вид, но благодаря генетическому разнообразию часть популяции вида может оказаться не восприимчивой и тем самым популяция получит шанс на повторное распространение. У популяции клонов таких шансов нет.

          Но с другой стороны — а кто сказал, что именно эти саженцы дадут будущий лес. Они вообще могут служить базой для восстановления натуральных видов, т.е. такой расходный материал — главное восстановить базовые функции экосистемы.
            0
            У растений с клонирование несколько более сложные отношения, у них вообще «размножение» клонированием в порядке вещей.
            0
            Что бы получить некое подобие генетического разнообразия, надо брать исходный эксплант для клонирования не от одной условной сосны, а от определенного их количества, с заведомо различным генотипами. Затраты на клонирование при этом несколько возрастут.
              0
              Быстрее — ладно.
              Насколько это дороже, чем те же деревья из черенков? Вот я вижу вроде как вербу обычную на фото, не?
              Да и у дуба всхожесть вполне хорошая и наличие желудей не вопрос обычно.
                0
                Клоны, действительно, дороже. И как раз по причине их высокой «смертности» в нестерильных условиях. Эту проблему технология с наночастицами и должна решить.
                Цитата Александра Гусева, разработчика: «Хотя благодаря нашей технологии стоимость микроклонов существенно упадет, но им все равно будет непросто соперничать с обычными саженцами при масштабной высадке растений. Тут семенное размножение вне конкуренции. Наша ниша — быстрое восстановление относительно небольших площадей, скажем, выгоревших после пожаров. Или в городах, где надо быстро озеленить небольшие территории. Уже за 3-4 месяца можно получить здоровые растения».
                  0
                  Вопрос не в том, что дороже. Это понятно. Вопрос в том, насколько.
                  Грубо говоря, если дороже раз в 5-10 это может еще гдето сойти. Но если дороже в 10000раз — врятли кто-то будет это использовать.
                  Имхо проще привезти саженцы через полмира(выросшие), чем клонировать обычные деревья типа дуба и вербы.
                    0
                    Клон примерно в десять раз дороже обычного саженца.
                      0
                      Ну в 10 раз превышение бюджета ради чуть более быстрого восстановления леса(19лет вместо 20) как то не особо радуют. Может лучше в 2 раза больше леса посадить обычным методом?
                        0
                        наверное, смотря как считать.
                        при выращивании сортовых культур — бананов, клюквы той же самой, микроклоналка является более выгодной технологией благодаря тому что можно быстро из одного маточного растения получить очень-очень много дочерних с идентичными свойствами.
                      0
                      наверное, было бы правильнее сравнивать три группы — контроль, обычные фунгициды, и нечто с нано
                    0

                    Мне кажется и более привычные методы ещё не исчерпали своего потенциала.
                    В той же пермакультуре есть простые и эффективные методы повышения приживаемости, например "глиняные шарики" (когда семена обваливаются смесью глины и биогумуса до образования шариков 1-2 см диаметром. Эта оболочка защищает семена от пересыхания и птиц, а после дождей размокает и даёт начальный запас питательных веществ).

                      0

                      Я правильно понимаю, что разработанный коллоидный препарат можно использовать не только для защиты клонов, но и обычных семян/саженцев от грибков?

                        0
                        В принципе, да. Регламенты применения препарата были заточены под древесные культуры, но ничего не мешает их адаптировать под плодовые/ягодные и тд.

                      Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                      Самое читаемое