به گزارش ایسنا، نانوآماده‌سازی روشی برای پیش‌درمان بذرهاست که از محلول‌های حاوی نانوذرات فلزی یا غیر فلزی همچون نقره، مس، سیلیس و روی بهره می‌برد. این نانوذرات پیش از کاشت روی بذرها اعمال می‌شوند و با نفوذ به پوشش بذر، واکنش‌های سلولی، بیوشیمیایی و فیزیولوژیکی را در بذر فعال می‌کنند. نتیجه این فرآیند، جوانه‌زنی سریع‌تر، یکنواخت‌تر و تقویت رشد اولیه گیاه است.

از دیگر اثرات این فناوری می‌توان به انتقال مؤثر مواد مغذی، هورمون‌های رشد و عوامل ضدمیکروبی به جنین گیاه اشاره کرد؛ عواملی که در مجموع منجر به افزایش مقاومت گیاه به بیماری‌ها و تنش‌های محیطی می‌شوند.

نانوذرات مورد استفاده در آماده‌سازی بذر

کاربرد هر نوع نانوذره بسته به نوع تنش مورد هدف و هدف نهایی متفاوت است. برخی از مهم‌ترین آن‌ها عبارتند از:

* نانوذرات سیلیس (SiNPs): افزایش مقاومت به خشکی و شوری.

* نانوذرات نقره (AgNPs): خاصیت ضد میکروبی و بهبود جوانه‌زنی.

* نانوذرات اکسید روی (ZnO NPs): تقویت رشد ریشه و تحمل تنش.

* نانوذرات طلا (AuNPs): کمک به انتقال مؤثر مواد مغذی و فعال‌سازی دفاع‌های گیاه.

* نانوذرات کیتوسان: حامل‌های زیست‌تجزیه‌پذیر برای انتقال مواد غذایی و افزایش مقاومت به پاتوژن‌ها.

* نانوذرات هیدروکسید منیزیم (Mg(OH)₂ NPs): تحریک جوانه‌زنی و تقویت نهال.

این نانوذرات که ابعادی کمتر از ۱۰۰ نانومتر دارند، به‌گونه‌ای طراحی می‌شوند که با شرایط ویژه هر گیاه و محیط کشت سازگار باشند.

مقاومت گیاهان به تنش با کمک نانوآماده‌سازی

تنش‌های محیطی از جمله خشکی، شوری و گرما از عوامل اصلی کاهش عملکرد گیاهان و تهدید امنیت غذایی جهانی‌ هستند. نانوآماده‌سازی با مداخله در مراحل اولیه رشد بذر، به گیاه کمک می‌کند تا پاسخ‌های مؤثر فیزیولوژیکی و مولکولی در برابر این تنش‌ها داشته باشد.

در شرایط خشکسالی: استفاده از نانوذرات اکسید روی و کربن می‌تواند جذب آب و فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان را افزایش دهد و از آسیب‌های اکسیداتیو جلوگیری کند.

در مواجهه با شوری: نانوذراتی مانند اکسید گرافن به جذب بهتر پتاسیم و کلسیم، تعادل یونی و رشد عمقی ریشه کمک می‌کنند.

در تنش گرما: نانوذراتی مانند اکسید سریم یا طلا و نقره با کاهش استرس اکسیداتیو و فعال‌سازی پروتئین‌های شوک حرارتی، مقاومت گیاه را افزایش می‌دهند.

بهبود عملکرد بذر و گیاه

فراتر از مقاومت به تنش، نانوآماده‌سازی موجب جوانه‌زنی یکنواخت، رشد بهتر ریشه و ساقه و تثبیت سریع گیاه در خاک‌های فقیر یا تخریب‌شده می‌شود. همچنین این فناوری با تحریک بیان ژن‌های دفاعی و افزایش جذب مواد مغذی، مقاومت گیاهان را در برابر عوامل بیماری‌زا نیز تقویت می‌کند.

نمونه‌هایی از تحقیقات موفق

مطالعات اخیر نشان داده‌اند که نانوذرات نقره می‌توانند رشد اولیه ذرت و عدس را در شرایط شوری تقویت کنند. همچنین نانوذرات اکسید روی در سویا موجب بهبود قدرت نهال و جوانه‌زنی در شرایط خشکی شده‌اند. استفاده از نقاط کوانتومی گرافنی نیز در گوجه‌فرنگی و گشنیز، ساختار ریشه را بهبود داده است.

در پژوهشی دیگر، نقاط کربنی دوپ‌شده با سلنیوم و نیتروژن در برنج، رشد نهال و تحمل شوری را افزایش دادند. همچنین تیم تحقیقاتی ژو در آزمایش‌های خود با خیار و آرابیدوپسیس نشان دادند که محتوای پکتین سلول در جذب نانوذرات کربنی تأثیر بسزایی دارد؛ یافته‌ای که می‌تواند به طراحی سامانه‌های تحویل نانوذرات کمک کند.

چالش‌ها و چشم‌انداز آینده

به نقل از ستاد نانو، با وجود دستاوردهای چشمگیر، اجرای گسترده نانوآماده‌سازی در کشاورزی با موانعی روبه‌روست. نگرانی‌های زیست‌محیطی پیرامون آثار بلندمدت نانوذرات بر خاک، آب و موجودات غیرهدف، نبود استانداردهای قانونی مشخص در بسیاری از کشورها و چالش در مقیاس‌پذیری و هزینه‌بر بودن تولید نانوذرات از مهم‌ترین موانع هستند.

برای غلبه بر این چالش‌ها، پژوهشگران به‌سوی استفاده از نانوذرات زیستی یا سبز رفته‌اند؛ ذراتی که از مواد گیاهی تولید شده و آسیب کمتری به محیط‌زیست دارند. همچنین طراحی پوشش‌های هوشمند بذر که به‌صورت هدفمند و واکنش‌پذیر مواد مغذی یا آفت‌کش‌ها را آزاد می‌کنند، در حال پیشرفت است.

در نهایت، استفاده از نانوحسگرها برای رصد سلامت بذر و نهال نیز به‌عنوان ابزاری نوین در کشاورزی آینده مطرح است. نانوآماده‌سازی، مسیری نو در کشاورزی مقاوم به اقلیم ترسیم می‌کند؛ مسیری که نیازمند پژوهش بیشتر، ایمنی بالا و تدوین قوانین شفاف برای بهره‌برداری گسترده و مسئولانه در مقیاس جهانی است.

انتهای پیام