Новости химической науки > Семена, способные дать отпор вредителям

Исследователи из Швейцарии заявляют, что двухслойное защитное покрытие, выделяющее цианид, если его укусить, может использоваться для защиты семян и зерен от вредителей. Защитная система активируется и становится токсичной только при смешивании слоев, что позволяет ей избежать проблем, характерных для обычных пестицидов.

Защита посевов от вредителей представляет собой задачу, над решением которой бьются исследователи во всем мире. Особенно остро эта проблема стоит для развивающихся стран. Одна из проблем заключается в том, что традиционные пестициды, использующиеся в качестве химических средств борьбы за урожай, могут загрязнять окружающую среду и становиться причиной смерти безопасных насекомых, например, пчел.

Венделин Старк (Wendelin Stark) из Института Химии и Биотехнологии в Цюрихе отмечает, что именно его обеспокоенность по поводу возможности утечки пестицидов в окружающую среду и побудила его искать альтернативное решение. Старк с коллегами заметил, что многие виды растений уже сами в процессе эволюции выработали способы естественной защиты от травоядных. Например, подчеркивает, исследователь, если вы вскроете «червивое» яблоко, вы можете заметить, что семена, как правило, нетронуты.

Это обстоятельство объясняется тем, что семена яблони содержат амигдалин или другие цианогликозиды, которые под действием ферментов вступают в реакции с выделением токсичного для большинства живых организмов циановодорода. Известно, что аналогичным способом защищает себя от вредителей еще около 3000 видов растений. Старк решил использовать эту концепцию для того, чтобы создать искусственное покрытие, имитирующее химическое оружие природы, причем сделать так, чтобы это покрытие могло бы защитить семена, лишенные «цианозащиты» – например, зерна пшеницы.

Циановодород образуется при взаимодействии малонитрила (MN) и гидроксинитриллиазы (HNL) только при нарушении целостности слоя разделяющей их полимолочной кислоты. (Рисунок из J. Mater. Chem. A, 2014, DOI: 10.1039/c3ta14249c)

Покрытие состоит из слоя фермента гидроксинитриллиазы [hydroxynitrile lyase (HNL)] и слоя полимолочной кислоты, содержащей малонитрил, два этих слоя разделены «прокладкой» из чистой полимолочной кислоты. Эти слои можно нанести на зерна, поочередно погружая их в растворы определенных химических веществ, давая этим слоям просохнуть. Если кто-то укусит обработанное зернышко, слои смешаются, что приведет к смешению слоев, взаимодействию HNL и MN, приводящему к выделению циановодорода (этот процесс называется цианогенез).

Как отмечает Кристиан Крупке (Christian Krupke), специалист по пестицидам из Университета Пэрдю, преимущество нового способа защиты заключается в том, что его работа активируется непосредственно растительноядным – поскольку цианогенез происходит только в результате механического повреждения защитного слоя, такая защита остается долговременной, и ее эффективность не ослабляется со временем.

Покрытие наносится только на посадочный материал, поэтому созревшие зерна уже безопасны для человека. Недостатком нового способа защиты, тем не менее, является то, что покрытие может замедлить прорастание семян. В перспективе эта проблема может быть решена.

Источник: J. Mater. Chem. A, 2014, DOI: 10.1039/c3ta14249c

метки статьи: #бытовая химия, #кинетика и катализ, #новые материалы, #химия полимеров