Najkritickejším obdobím v životnom cykle rastlín je reprodukčná fáza charakterizovaná tvorbou kvetov.
Zdroj: iStockphoto.com
Nanočastice sa čoraz viac využívajú v rôznych oblastiach priemyslu a poľnohospodárstva. Sú súčasťou kozmetických prípravkov, liečiv, hnojív a herbicídov. V súvislosti s ich častejším využívaním sa do popredia dostáva otázka ich bezpečného využitia a dopadov na kvalitu životného prostredia.
Vplyvom nanočastíc na reprodukčný proces plodín sa zaoberá vedecký tím Ústavu rastlinných a environmentálnych vied (ÚREV) a Ústavu agronomických vied Fakulty agrobiológie a potravinových zdrojov v spolupráci s Výskumným centrom AgroBioTech SPU v Nitre.
Čo sú to nanočastice a aký dopad môžu mať na reprodukciu rastlín, priblížila docentka Ľuba Ďurišová z ÚREV pre poľnohospodár.sk, onlineového spravodajcu Slovenskej poľnohospodárskej univerzity (SPU) v Nitre.
Čo sú to nanočastice?
„Ako vyplýva z názvu, veľkosť nanočastíc sa pohybuje v nanometroch (nanometer je milióntina milimetra), pričom za nanočasticu je považovaná častica, ktorá má rozmery menšie ako 100 nanometrov. Na porovnanie s makro- a mikrosvetom, nanočastice sú asi 50-tisíckrát menšie ako zrno ryže, 10-tisíckrát menšie ako semeno maku a asi 300-krát menšie ako peľové zrná slnečnice, s ktorými pracujeme v našom výskume,“ uvádza docentka Ľuba Ďurišová.
Dodáva, že najčastejšie využívanými nanočasticami sú anorganické zlúčeniny obsahujúce zinok, železo, titán, striebro, zlato, kremík a z organických najmä materiály na báze uhlíka, napríklad grafén a fulerény.
„Účinnosť nanočastíc závisí od typu, veľkosti, povrchovej úpravy, koncentrácie, expozície. Niektoré z uvedených prvkov (zinok, železo) sa využívajú ako mikronutrienty vo výžive plodín a majú pozitívny vplyv (zinok) na tvorbu kvetov a súkvetí.“
Doc. Ing. Ľuba Ďurišová, PhD., z ÚREV. Zdroj: poľnohospodár.sk
Reprodukčná fáza rastlín je najkritickejšia
Mnohé poľnohospodárske plodiny ako obilniny, olejniny, ovocné druhy a zelenina sa pestujú kvôli semenám a plodom, okrasné druhy kvôli produkcii kvetov.
Najkritickejším obdobím v životnom cykle rastlín je reprodukčná fáza charakterizovaná tvorbou kvetov. „Počas nej dochádza k produkcii gamét a procesu oplodnenia. Každý nepriaznivý zásah do tohto procesu môže mať negatívny vplyv na produkciu plodín. Z reprodukčných štruktúr najmä peľové zrná veľmi citlivo reagujú na rôzne zmeny životného prostredia (zmeny teploty, vlhkosti, obsahu rôznych látok v ovzduší). Preto sa peľ niektorých druhov rastlín používa ako indikátor ekotoxicity a ekogenotoxicity. Nanočastice môžu mať na kvitnutie a vývin peľu pozitívny alebo negatívny dopad. Poznatky z tejto oblasti sa začínajú len postupne objavovať,“ hovorí odborníčka.
Vplyv nanočastíc na kvitnutie a vývin peľu
Osobitná pozornosť je venovaná posúdeniu bezpečnostných rizík pri používaní materiálov a prípravkov na báze nanočastíc.
Nanočastice v prípravkoch aplikovaných do pôdy alebo na listy, ako aj tie, ktoré sa vyskytujú v ovzduší alebo sa dostávajú do pôdy z rôznych materiálov, sa môžu transportovať do kvetov alebo sú s nimi v priamej interakcii. Následkom toho môžu ovplyvňovať ich štruktúru a vlastnosti. Nanočastice ovplyvňujú začiatok a dĺžku kvitnutia.
Včela opeľujúca kvet na rozkvitnutej lúke. Zdroj: iStockphoto.com
„Spôsobujú fenotypické zmeny kvetov (veľkosť, váhu, početnosť a iné), čo má často priamy dosah na úrodu plodín. V niektorých prípadoch bola zaznamenaná nedostatočná produkcia peľu a následkom porúch počas vývinu aj znížená viabilita peľových zŕn. Pozorované bolo, že niektoré nanočastice (grafén) priľnú k povrchu peľových zŕn a blokujú ich póry, následkom čoho peľ neklíči. Naopak, menšie nanočastice vnikajú klíčiacimi pórmi do peľových zŕn a narúšajú ich štruktúru, a tým sa znižuje vitalita peľu. Aj zmenené vlastnosti blizny vplyvom nanočastíc neumožňujú peľu klíčiť a sú prekážkou úspešného opelenia. Prenikanie nanočastíc do peľových vrecúšok pri prerastaní peľu bliznou spôsobuje inhibíciu ich rastu, tým je znemožnené oplodnenie a vznik semien. Dôsledkom toho môže byť znížená ich produkcia. Zároveň niektoré nanočastice prenikajú do osemenia a ovplyvňujú klíčivosť semien,“ vyplýva z vedeckých poznatkov.
Nanočastice a bezpečnostné riziká
Používanie prípravkov a materiálov na báze nanočastíc môže mať dopad na opeľovače, keďže väčšina druhov rastlinnej ríše (asi 75 percent) je hmyzoopelivých.
„Zaznamenané sú prípady prenosu nanočastíc železa na telách včiel, ako aj neurotoxické a tráviace problémy opeľovačov po expozícii nanočastíc kadmia, olova, céru a titánu. Kontaminácia peľu a nektáru sa môže stať bezpečnostným rizikom v súvislosti s čistotou potravinárskych produktov, napríklad medu z kontaminovaných kvetov,“ vysvetľuje Ďurišová.
Nanočastice a ekologické a ekonomické benefity
Na druhej strane môže používanie bezpečných prípravkov na báze nanočastíc vo výžive a v ochrane rastlín v oblasti precízneho poľnohospodárstva priniesť mnohé ekologické a ekonomické benefity v produkcii plodín. Ako vyplýva z výskumu na SPU, aplikáciou prípravkov s obsahom nanočastíc zinku, železa, striebra, zlata a iných boli dosiahnuté vyššie výnosy a lepšia kvalita niektorých plodín (ryža a slnečnica), zvýšila sa produkcia a kvalita kvetov okrasných druhov (ľalie, tulipány a petúnie).
„Významným zistením je aj to, že aplikáciou nanočastíc možno dosiahnuť zmiernenie stresu zo sucha, čo má veľký význam v meniacich sa podmienkach klímy. Menej bezpečnostných rizík predstavuje používanie prípravkov na báze nanočastíc získaných organickou syntézou (green synthesis),“ uzatvára docentka.
Prípravky a materiály na báze nanočastíc predstavujú pre poľnohospodárov výzvy, ako zefektívniť produkciu plodín a zároveň v čo najmenšej miere zaťažovať životné prostredie.
Zdroj: poľnohospodár.sk
Autorkou pôvodného článku je Renáta Chosraviová.
(JM)
