nanoteknologi för framtida växtskydd - slu.se
Post on 22-Oct-2021
2 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Nanoteknologi för framtidaväxtskydd
Vadim Kessler, Gulaim SeisenbaevaOorganisk kemi och Bionanotechnologi
Nationella Växtskyddskonferensen 14:e November 2018
Naturens nanoteknologi
Mikroalger
Magnetiska organ
Pärlemor
Pärlor
Växtvävnader
Benvävnad
Naturens egna lösningar med mineralnanopartiklar
SiO2/TiO2 + protein
FeOx + proteiner
CaCO3 + kolhydrater & silkesproteiner
SiO2 + cellulos
Ca5(PO4)3OH + proteiner & kolhydrater
Mineralnanopartiklar
Livet har uppstått och utvecklats i ständigt närvaro av mineralnanopartiklar som jämt uppstår genom vittring av mineral
vid havsbotten genom upplösning och utfällning från vatten innehållande kolsyra.
CaSiO3 + CO2(aq) CaCO3 + SiO2; F TiO + O + H O F O(OH) + TiO
Målet är :
• Att använda naturens egna nanomaterial
• Att nyttja naturens egna reaktioner• Att Identifiera rollen av mineralnanopartiklar i
växtinteraktioner och använda den för att öka stress-tolerans hos grödor
Nanoteknologi med mineralnanopartiklar
Biosyntes av mineralnanopartiklar
3[Ti4O4(Lactate)8]8 + 8NH4+
8[Ti(Lactate)3]2 + 4TiO2 + 8NH3 + 4H2O
Kemisk jämvikt bakom bildningen av TiO2 nanopartiklar from TiBALDH/TALH,modellen för produkter av bionedbrytning av titanat-mineral
Bioeffekter av mineralnanopartiklar
Tobacco pollen som modellsystem
Växtembryonerna utvecklas problemfritt i närvaro av riktigt höga koncentrationer av titanoxid. Ingen effekt observeras upp till Ca. 120 g/ml där utvecklingen förhindras mekanisk av gelbildning.
Effektiv syntes av mineralnanopartiklar
+ Ti(OR)4 + H3O+/H2O
=
Elektriskt laddade/protoniseradepartiklar är stabila i vattenlösningar
WO 07145573
Nano Bioteknologi
Material för hållbar biokontroll (Formas, ERA-NET ”Baccoat”):Affinitet till phospholipider och teichoic acid – phosphat grafting.
Mineralnanopartikles från kolloid-lösning skapar först skal på mikroorganismerna – artificiella sporer
Bioinkapsling med hjälp av nano TiO2
Lactobacillusplantarum, 10% CaptiGel 3305-3309
Burkholderiaphytofirmans, 1% CaptiGel33010
Växtskydd mot svaminfektioner med hjälp av biokontroll mikroorganismer.
Förstärkning av bildning av biofilm på rötterna.
Nano Bioteknologi
Motstånd mot köldstress
Motstånd mot köldstress
Nano Bioteknologi
Enzym-liknande aktivitet av järnoxid-partiklar
Z.W. Chen et al. ACS Nano2012, 6, 4001-4012.
Nano Bioteknologi
IONP as nanozymes – catalase like activity
Hydrogen peroxide concentration in leaf tissue
Nanoscale Res Lett 2017 12 631
Nano Bioteknologi
IONP as nanozymes – catalase like activity
Nanoscale Res Lett 2017 12 631
Amount of lipid peroxidation
Nano Bioteknologi
Plant growth and chlorophyll before drought
Nanoscale Res Lett 2017 12 631
Slutsatser:• Hybridmaterial erbjuder breda applikationsperspektiv tack vare att de
möjliggör att man kombinerar organiska/biologiska och oorganiska funktioner
• Typiska sandmineral erbjuder biokompatibla nanopartiklar, för applikation i bl.a. växtskydd
• Mineralnanopartiklar spelar en aktiv roll i växtinteraktioner, förmodligen genom att ansluta till fosfatfunktioner i cellmembraner
• Mineralnanopartiklar kan agera som nanozymer och lindrastressrespons hos växter.
Tack till:Vinnova projekt Nanoformuleringar för innovativ betning av uppsäde
Formas projekt Nanoteknologi för innovativt skydd mot skadeinsekter
Kollegor på SLU – Prof. Johan Meijer, Dr. Martin Palmqvist, Dr. Sarosh Bejai, Dr. Fredrik Heyman, och på AIT – Dr. Birgit Mitter, Dr. Claudia Preininger
BioAgri AB, Saatbau Linz AG
top related