В Сингапуре создали первую в мире технологию доставки химикатов в растения для лучшего урожая

Исследователи из Сингапура при участии коллег из других стран мира разработали первую в мире технику доставки лекарств на основе микроигл для растений. Этот метод можно использовать для точного введения контролируемых количеств агрохимикатов в определенные ткани растений в исследовательских целях. При применении в полевых условиях его можно использовать в точном земледелии для улучшения качества урожая и борьбы с болезнями.

Ухудшение состояния окружающей среды, вызванное изменением климата, постоянно растущее население, нехватка пахотных земель и ограниченные ресурсы вынуждают сельскохозяйственную отрасль внедрять более устойчивые и точные методы, которые способствуют более эффективному использованию ресурсов. Разработка систем доставки, которые эффективно используют агрохимикаты, такие как микроэлементы, пестициды и антибиотики, в сельскохозяйственных культурах, поможет обеспечить высокую производительность и высокое качество продукции при минимизации потерь ресурсов.

Однако современные и стандартные методы применения агрохимикатов для растений, такие как опрыскивание листвы, неэффективны из-за нецелевого применения, быстрого стекания под дождем и быстрой деградации активных веществ. Эти методы также вызывают значительные пагубные побочные эффекты для окружающей среды, такие как загрязнение воды и почвы, утрата биоразнообразия и деградация экосистем, а также проблемы общественного здравоохранения, такие как проблемы с дыханием, воздействие химических веществ и загрязнение пищевых продуктов.

Новая техника микроигл на основе шелка позволяет обойти эти ограничения, направляя известное количество полезной нагрузки непосредственно в глубокие ткани растения, что приведет к более высокой эффективности роста растений и поможет в борьбе с болезнями. Этот метод является минимально инвазивным, поскольку он доставляет соединение, не вызывая долговременного повреждения растений, и является экологически устойчивым. Это сводит к минимуму потери ресурсов и смягчает неблагоприятные побочные эффекты, вызванные агрохимическим загрязнением окружающей среды. Кроме того, он поможет внедрить точные методы ведения сельского хозяйства и предоставит новые инструменты для изучения растений и определения характеристик сельскохозяйственных культур, помогая обеспечить продовольственную безопасность.

Ученые впервые в мире изучили полимерные микроиглы, используемые для доставки небольших соединений к широкому кругу растений, и реакцию растений на введение биоматериала. С помощью анализа экспрессии генов исследователи смогли внимательно изучить реакции на доставку лекарств после инъекции микроиглами. Наблюдались минимальные рубцы и образование мозолей, что свидетельствует о минимальном повреждении растения инъекцией. Доказательство концепции, представленное в этом исследовании, открывает двери для применения растительных микроигл в биологии растений и сельском хозяйстве, позволяя использовать новые средства для регулирования физиологии растений и изучения метаболизма посредством эффективной и действенной доставки полезной нагрузки.

Первый в своем роде метод является революционным для сельскохозяйственной отрасли. Он также сводит к минимуму потери ресурсов и загрязнение окружающей среды. В будущем, с возможностью автоматического применения микроигл, этот метод можно будет использовать в высокотехнологичных наружных и внутренних работах. фермы для точной доставки агрохимикатов и борьбы с болезнями,

заявил доктор Юнтенг Цао, первый автор статьи и докторант в области гражданского и экологического строительства Массачусетского технологического института.