Нематоды, паразитирующие на растениях, представляют собой крошечные организмы, которые живут в почве и наносят вред сельскохозяйственным культурам, питаясь их корнями. В настоящее время фермеры уничтожают нематоды, обрабатывая свои посевы пестицидами. Поскольку эти химикаты предназначены для воздействия только на поверхность почвы, их необходимо применять в больших количествах, часто с большим количеством воды, чтобы смыть их до корней. Это означает, что фермерам приходится тратить много денег на пестициды, использовать много воды и много токсичных химикатов попадает в окружающую среду.

Когда нематоды питаются корнями растений, они препятствуют способности растения поглощать воду и питательные вещества из почвы.

Теперь, используя модифицированный растительный вирус, ученые разработали более экологичный и эффективный способ уничтожения нематод.

В поисках менее расточительной и более экологически чистой альтернативы профессор Николь Стейнмец из Калифорнийского университета в Сан-Диего и ее коллеги обратились к вирусу зеленой мозаики табака. В отличие от пестицидов, вирус зеленой мозаики табака естественным образом хорошо распространяется вниз через почву.

Инженеры разработали наночастицы из вирусов растений, которые могут доставлять молекулы пестицидов глубоко в почву, которые ранее были недоступны. Эта разработка потенциально может помочь фермерам эффективно контролировать паразитических нематод, поражающих корни сельскохозяйственных культур, при этом минимизируя затраты, использование пестицидов и токсичность для окружающей среды.

Ученые сначала удалили РНК вируса, сделав его неинфекционным для растений. Затем наночастицы модифицированного вируса были смешаны с раствором, содержащим пестицид ивермектин. Инсектицид инкапсулируется в наночастицы посредством простого процесса «термического переключения формы», который нагревает смесь.

Микроскопическое изображение наночастиц/Калифорнийский университет, Сан-Диего, США

В ходе лабораторных испытаний наночастицы, содержащие пестициды, успешно проникли в почву на глубину 10 сантиметров (3,9 дюйма). Когда эти частицы были извлечены из образцов почвы и добавлены в чашки Петри, наполненные нематодами, пестицид, который они несли, уничтожил по крайней мере половину популяции нематод.

Этот метод однократного синтеза имеет ряд преимуществ. Во-первых, это низкая стоимость, требуется всего несколько этапов, а процесс очистки прост. Этот метод более масштабируем, открывая фермерам возможность получать более доступные продукты. Во-вторых, этот метод просто инкапсулирует пестицид внутри наночастиц, а не химически связывает его с поверхностью, сохраняя тем самым исходную химическую структуру пестицида.

Теперь план состоит в том, чтобы протестировать наночастицы на реальных сельскохозяйственных культурах, зараженных нематодами. «Эта технология потенциально может улучшить обработку полей без увеличения использования пестицидов», — сказал Стейнмец.

Статья об исследовании была недавно опубликована в журнале NanoLetters.