Слайд 1 - Агрофизический НИИ

1ФГБНУ
АФИ
2ФГБУН
ИХС РАН
3ЛЭТИ
4СПбГУ
5ООО
«Агрофизпродукт»
ВОДОРАСТВОРИМЫЕ ПРОИЗВОДНЫЕ ФУЛЛЕРЕНА И
КРЕМНЕЗОЛЬНЫЕ НАНОКОМПОЗИЦИИ: ОСНОВЫ
СОЗДАНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В
РАСТЕНИЕВОДСТВЕ
1Панова
Г.Г., 4Семенов К.Н., 2Шилова О.А., 3Чарыков Н.А.,
1Аникина Л.М., 1Синявина Н.Г. 1Хомяков Ю.В., 1,4Якушев В.В.
1Канаш Е.В., 2Хамова Т.В., 1Удалова О.Р.
Исследования проведены в рамках Госконтракта №10333р/18350 от 04.06.2012
и №12306р/18350 от 18.10.2013 между Федеральным государственным
бюджетным учреждением "Фонд содействия развитию малых форм
предприятий в научно-технической сфере" (Фонд содействия инновациям) и
Обществом с ограниченной ответственностью «Агрофизпродукт» (ООО
«Агрофизпродукт») и проводятся в настоящее время в рамках гранта РФФИ
№ 15-29-05837офи-м
Актуальность проблемы
Для интенсификации производства и стабильного получения
высоких урожаев качественной растительной продукции в РФ:
потребность сельского хозяйства в
разработке и внедрении новых
экологически
безопасных
и
высокоэффективных
препаратов
комплексного
положительного
действия
на
растения:
стимуляционного,
адаптогенного,
фитопротекторного
потребность расширения сферы
применения наноматериалов и
внедрения
их
в
сельское
хозяйство
для
разработки
приемов
высокоэффективной
регуляции продукционного и
адаптационного
процессов
сельскохозяйственных культур.
Ненасыщенность отечественного и зарубежного рынка в
отношении экологически безопасных органических препаратов.
Существенное превышение спроса над предложением.
(Агрохимический
вестник,
2008.
№5,
С.
30-31;
http://innoexpert.ru/projects/?cat=1&id=2264&page=4;
http://forum.rmnt.ru/threads/rynokorganicheskix-udobrenij-rossii-zhdet-povyshenija-sprosa.85072/;
http://www.reclama.su/viewtopic.php?t=5464;, Государственная программа развития
сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции,
сырья
и
продовольствия
на
2013
2020
годы
(http://www.mcx.ru/navigation/docfeeder/show/342.htm).
Краткая характеристика предмета исследования
Фуллерены - аллотропная модификация углерода, которая образуется
при электродуговом испарении графита в атмосфере гелия
(Пиотровский, 2007), представляют собой выпуклые замкнутые
многогранники,
составленные
из
чётного
числа
трёхкоординированных атомов углерода.
История открытия
Японские ученые Е.Осава и З. Йошида в 1970-71 гг. предположили
существование высокосимметричных трехмерных структур из
атомов углерода в виде футбольного мяча (Osawa, 1971;
Yoshida,Osawa, 1971).
Советские ученые Д.А.Бочвар и Е.Г.Гальперн провели первые
теоретические квантохимические расчеты такой молекулы методом
Хюккеля, доказав ее стабильность (Бочвар, Гальперин, 1973).
Г. Крото (Великобритания, Сассекский университет), Р. Керл и Р.
Смолли (США, университет Райса) в 1985 впервые обнаружили в
масс-спектре паров графита вещества с молекулярной массой 720 и
840 и приписали им структуру сферических молекул, состоящих из
60 и 70 атомов углерода (Kroto et al.,1985), названных ими по имени
американского архитектора Бакминстера Фуллера (Buckminster
Fuller), который применял при конструировании куполов зданий
структуры из пяти- и шестиугольников.
Краткая характеристика предмета исследования
Типичную и наиболее устойчивую
форму имеет фуллерен С60,
сферическая полая структура (в
форме усеченного икосаэдра)
которого
состоит
из
20
шестиугольников
и
12
пятиугольников.
Широкое
применение
фуллеренов
зачастую
Средний
диаметр
сферы – 0,714
тормозится практически
полной
несовместимостью
их
Молекулярная
масса
720
с водой и водныминм.
растворами
(Семенов
с соавт.,
дальтон.
2010).
Например,
растворимость
фуллерена
С60 в
Фуллереныистинная
и их производные
находят
в настоящее
воде
25оС составляет
1.3-10-11 г∙л-1, а фуллерена
С70
времяпри
применение
в материаловедении,
механике,
в
тех же условияхстроительстве,
- 1.1∙10-13 г∙л-1.электронике,
Тоже относится
и к
машиностроении,
оптике,
большинству
производных
легких
фуллеренов
медицине, фармакологии,
пищевой
и косметической
(галоген[фтор-, хлор-,
и иод-],
оксо-, амино-,
промышленности
и т.п. бром(Сидоров,
Юровская,
2005;
карбоксии т.п.).
Пиотровский,
2007; Semenov et al., 2011).
Водорастворимое производные фуллеренов
Подавляющее большинство водорастворимых производных
фуллерена
представляет
соединения,
содержащие
гидроксильные, карбоксильные и аминогруппы (Пиотровский,
2006).
Гидрокси-производные фуллеренов - фуллеренолы (в
англоязычной
литературе
также
используется
термин
«фуллерол») - Сn(ОН)х (n = 60, 70, 76, 78, 84, 90).
Помимо гидроксильных групп фуллеренолы также могут
включать
другие
функциональные
группы,
например,
кислородсодержащие группы (=О, ─О−) Сn(ОН)хОy, и группы
солевого типа, например, [Сn(ОН)xОy](ONa)z.
К фуллеренолам может быть отнесена смесь индивидуальных
фуллеренолов различного состава, либо индивидуальные
фуллеренолы низкой чистоты (т.е. менее 95 %).
СТРАТЕГИИ СИНТЕЗА ФУЛЛЕРЕНОЛОВ
ПРЯМЫЕ РЕАКЦИИ ФУЛЛЕРЕНОВ
+NaOH
H2O2, 250C
(OH)n
полиэтиленгликоль
-400 (PEG
(Zhang et al., 2004)
ГИДРОЛИЗ ПРОИЗВОДНЫХ ФУЛЛЕРЕНОВ
n=16.4
(1)
получение
фуллеренолов
из
фуллереновой сажи при помощи
водного
раствора
щелочи
и
межфазного
катализатора
(TBAH)
(Semenov et al., 2011).
реакция
гидроксилирования
фуллерена
C60
в
присутствии
четвертичного аммониевого основания
(в
частности,
гидроксида
тетрабутиламмония, TBAH) (Li et al.,1993).
NO2 ( толуол)
NaOH / H 2O
С60 
  С60 ( NO2 ) n 

 C60 (OH ) n
нитрование
полинитрофуллерен
(Chiang et al., 1992, 1996)
восстановление
фуллерена
C60
сплавом
Na/K
с
последующей
обработкой металлофуллерена водой в
присутствии кислорода (Arrais, Diana,
Все представленные в литературе
методики синтеза приводят не к
2003).
индивидуальным продуктам состава
C60(70)(OH)
к сложной
смеси
синтез
C60(OH)
в
результате
x, а10-12
гидролиза
полициклосульфированного
продуктов со средним составом
C60(70)(OH)
x–y, C60(70)Ox(OH)y или
фуллерена в присутствии воды или
C60(70)(OH)x(ONa)y .
водного раствора NaOH (Chiang et al.,
1994).характеризуются достаточно
Методики синтеза фуллеренолов
BH3-THF с
60 с комплексом
плохой воспроизводимостью, что, реакция
в свою C
очередь
в значительной
последующим гидролизом полученного
степени затрудняет их изучение
(в частности,
изучение
промежуточного
соединения
ледяной
биологических свойств).
уксусной кислотой и смесью NaOH/H2O2
(Schneider, 1994).
Перспективные наноматериалы в биологии и
сельском хозяйстве
Фуллерены
и
их
водорастворимые
производные
фуллеренолы
–
перспективные
наноматериалы
для
использования в медицине, фармакологии, биологии и
сельском хозяйстве благодаря широкому набору полезных
качеств:
липофильность, обеспечивающая проникновение через
биомембраны,
наноразмеры и топология молекул,
благоприятная для
взаимодействия с биологическими мишенями,
антиоксидантные свойства, связанные с улавливанием
свободных радикалов
В настоящее время используются в медицине и фармакологии
как основа для создания высокоэффективных препаратов и
лекарственных средств.
БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ФУЛЛЕРЕНОЛОВ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИХ
ПРИМЕНЕНИЯ В БИОМЕДИЦИНЕ
Новизна идеи
До настоящего времени фуллерены и фуллеренолы
растениеводстве не использовались.
в
Влияние фуллеренолов на растения и сопутствующие
микроорганизмы
в
почвенно-растительной
системе
практически
не
изучено.
Также
неизвестны
закономерности
трансформации
фуллеренолов
в
почвенно-растительной системе.
Цель работы
Представить
результаты
первичных
исследований влияния фуллеренола d на
растения и охарактеризовать перспективы его
использования в растениеводстве.
Фуллеренол d (Фd), впервые синтезированный в 2009 году из
фуллереновой сажи методом прямого окисления (Semenov et al.,
2011).
Условная молекулярная масса Фd - 1128 а.е.
Средний диаметр сферы – 0,714 нм
C60(OH)20–24
Материалы и методы
Предмет исследования: фуллеренол d.
Получение фуллеренола d: в СПбГУ по оригинальной методике
синтеза фуллеренолов (Семенов с соавт., 2010; Заявка на патент
РФ N 2010122963/05(032689, 2010; Семенов с соавт., 2011).
Место проведения исследований:
ФГБНУ «Агрофизический
научно-исследовательский институт»
Условия проведения экспериментов: регулируемые условия
биополигона: благоприятные для роста и развития растений;
стрессовые - облучение УФ-В радиацией в дозах 10 кДж/м2
(побеги проростков ячменя), 1 кДж/м2 (корни проростков ячменя)
и 20 кДж/м2 (надземная часть вегетирующих растений ячменя).
Концентрации фуллеренола d: 0,01-1100 мг/л воды.
Объекты исследования: семена, проростки и растения кресссалата сорта Дукат, салата сорта Азарт и ячменя сорта
Белогорский.
Материалы и методы
Оцениваемые характеристики
Энергия прорастания, всхожесть семян, биометрические показатели проростков
- по стандартным методикам (ГОСТ 12038-84, 1985; Обоснование…, 2007).
Биофизические показатели роста и водного обмена корней (продольная и
поперечная растяжимость корней в зоне роста, гидравлическая проводимость
мембран ризодермы, внутрикорневое осмотическое давление) - по методикам,
описанным в публикациях (Ктиторова с соавт., 2006; Ktitorova et al/, 2011).
Визуализация уровня окислительного стресса в зоне роста корня – с помощью
красителя дигидродихлорофлуоресцеин диацетата (50мкМ, 1 мин.) (Schopfer et al.,
2001; Найдов с соавт., 2010) под люминесцентным микроскопом при УФ-освещении
(Axiostar plus, Zeiss, Jena, Germany). Фотографии выполнены c помощью
видеокамеры (SONY DXS-950, Sony, Tokyo).
Спектральные характеристики листьев салата, позволяющие косвенно судить о
содержании хлорофиллов, флавоноидов, антоцианов, эффективности работы
фотосинтетического аппарата, регистрировали в диапазоне волн от 400 до 1100 нм
с
шагом
0,3
нм
с
помощью
миниатюрной
оптоволоконной
спектрорадиометрической системы фирмы Ocean Optics (США), обеспечивающей
оптическое разрешение 0,065 нм (Канаш с соавт., 2010).
Биохимический состав растений – по стандартным методам (Руководство…,
1998; Методы…, 1987).
Показатели роста и развития растений – по стандартным методам (Практикум…,
1996).
Результаты исследований
Зависимость роста побегов и
корней проростков растений от
концентрации Фd
% от контроля
140
Кресс-салат
120
Седьмые сутки после
внесения Фd в воду
100
80
длина корней
60
длина побегов
Контроль - вода
40
0,01
1
5
10
25
50
100
500
Концентрация Фd, мг/л
Ячмень
% от контроля
140
Первые сутки после
внесения Фd в 10%-ный
раствор Кнопа
среднесуточная
скорость роста
корней
120
100
80
среднесуточная
скорость роста
побегов
60
40
3
7
14
75
150
Концентрация Фd, мг/л
1100
Контроль – 10%-ный
раствор Кнопа
Результаты исследований
Диапазоны концентраций фуллеренола d с различным эффектом
действия на проростки тестовых растений
Фуллеренол d, мг/л
Растения
Эффект действия на проростки растений
Нет эффекта
Стимуляция
роста
Торможение
роста
Кресс-салат
корни
0,01-1,0
5,0-10,0
≥100,0
побеги
0,01-10,0
25,0-100,0
>500,0
Ячмень
корни
0,01-1,0
7,0-150,0
> 500,0
побеги
0,01-150,0
-
> 1100,0
Биофизические параметры проростков ячменя через сутки
экспозиции корней в растворах Фd различной концентрации (% от
контроля - 10%-ый раствор Кнопа)
Концентрация
Фd
в 10%-ом
растворе
Кнопа,
мг/л
Биофизические параметры
Диаметр
корня в
зоне
роста
(D)
Гидравлическая
проводимость
мембран
(Lp)
Внутрикорневое
осмотическое
давление (П)
100±5
100±
100±5
100±8
101±5
97±5
86±14
107±8
91±9
112±4*
112±4*
116±5*
97± 7
120±7*
105±10
96±3
124±4*
119±5*
131±7*
97± 6
150±32*
104±8
75
95±4
126±4*
108±3*
111±5*
123±12*
110±10
126±7*
150
100±4
121±5*
95±5
118±5*
95±10
123±12*
128±8*
1100
88±5*
61±7*
86±5*
122±7*
204±10*
102±12
142±12*
Cкорость
удлинения
побегов
(dl/dtsh)
Cкорость
удлинения
корней
(dl/dtr)
Продольная
растяжимость
(Δl)
Поперечная
растяж
имость
δD/D
0
100±4
100±3
100±3
3
96±5
104±5
7
90±6
14
* - значение достоверно отличается от контрольного на 5% уровне значимости
На основании полученных данных была выбрана для использования в
дальнейших исследованиях положительно действующая низкая концентрация
Фd - 14 мг/л воды или раствора.
Параметры роста корней проростков ячменя в 10%-ном растворе Кнопа
(контроль) и при добавлении в него Фd (14 мг/л) в благоприятных
условиях и после облучения побегов УФ-В радиацией (доза 10 кДж/м2)
140
Контроль (К) обработанные
водой растения
% от контроля
120
100
К + УФ-В
облучение
обработанные
раствором Фd
растения
80
60
40
обработанные
раствором Фd
растения +
УФ-В облучение
Внутрикорневое
осмотическое
давление
Фd предотвращает снижение растяжимости клеточных стенок и торможение
роста корней при окислительном стрессе.
Скорость
удлинения
корней
Продольная
растяжимость
в зоне роста
Вид кончиков корней ячменя, растущего в водном растворе Фd в
благоприятных условиях и при облучении УФ-В радиацией
а – корень, растущий в воде (подсветка видимым светом);
б– корень, предэкспонированный сутки с 14 мг/л Фd (подсветка видимым светом);
в – корень, растущий в воде, через 3 ч после облучения УФ-В радиацией (доза 1 кДж/м2);
г- корень, предэкспонированный сутки с 14 мг/л Фd, через 3 ч после облучения УФ-В (доза
1 кДж/м2).
Краситель - дигидродихлорофлуоресцеин диацетат (50мкМ, 1 мин.). Фотографии с
помощью люминесцентного микроскопа (Axiostar plus, Zeiss, Jena, Germany).
Полученные результаты послужили основанием для разработки
составов растворов на основе Фd, макро- и микроэлементов
(наносоставов).
Биомасса растений листового салата при некорневой обработке**
водным раствором Фd и наносоставом на его основе
Сырая масса растений
Вариант некорневой обработки
г
отклонение от
контроля, %
Вода (контроль)
163,9±12,3
-
Водный раствор Фd
198,4±14,9*
+21±2,9*
Раствор макро- и
микроэлементов
228,7±15,3*
+40±4,2*
Раствор на основе Фd, макро- и
микроэлементов
241,3±13,5*
+47±3,1*
* - значение достоверно отличается от контрольного на 5% уровне значимости
** - некорневая обработка растений - 4 раза на протяжении вегетации на 23, 27, 31 и 35 сутки
после высева семян
Исследование оптических характеристик листьев салата показало, что
некорневое воздействие наносоставов на основе Фd способствует
увеличению суммарного содержания хлорофиллов на 15-18%
относительно контроля (раствор макро- и микроэлементов) и снижению
содержания нефотосинтетических пигментов – антоцианов на 7-10%, что
свидетельствует об улучшении физиологического состояния растений.
Содержание хлорофиллов и антоцианов в листьях растений салата
при некорневой обработке** их наносоставом на основе Фd, макро- и
микроэлементов
Варианты некорневой обработки
Хлорофиллы,
отн. ед.
Антоцианы,
отн. ед.
Раствор макро- и микроэлементов
(контроль)
0,139±0,006
0,517±0,010
Раствор макро- и микроэлементов + Фd
0,164±0,008*
0,483±0,011*
* - значение достоверно отличается от контрольного на 5% уровне значимости
** - некорневая обработка растений - 4 раза на протяжении вегетации на 23, 27, 31 и 35 сутки
после высева семян
Содержание основных макроэлементов в надземной части салата при корневой
и некорневой** подкормке растений наносоставом на основе Фd
Содержание веществ
Варианты опыта
Азот,%
а.с.в.
Фосфор,%
а.с.в.
Калий
%
а.с.в.
Азот
небелковый,
% а.с.в.
Азот
белковый, %
а.с.в.
Растения (надземная часть) при корневой подкормке
Раствор макрои микроэлемен1,75
0,25
4,84
0,205
1,55
тов (контроль)
Раствор на
основе Фd,
2,0*
0,32*
5,01
0,224
1,78*
макро- и
микроэлементов
Аммонийный
азот, %
а.с.в.
Сырая
зола, %
а.с.в.
0
14,18
0
15,28
Растения (надземная часть) при некорневой подкормке
Раствор макрои микроэлементов (контроль)
2,04
0,28
5,61
0,196
1,84
0
16,21
Раствор на
основе Фd,
макро- и
микроэлементов
2,65*
0,40*
6,43*
0,317*
2,33*
0,049*
18,56*
* - значение достоверно отличается от контрольного на 5% уровне значимости
** - некорневая обработка растений - 3 раза на протяжении вегетации на 15, 18, 21 сутки
после замачивания семян
Содержание основных макроэлементов в почвозаменителе «Агрофит» по
окончании вегетации растений салата, подвергшихся корневой и некорневой
обработке наносоставом на основе Фd
Содержание веществ
Варианты опыта
Азот
валовый,
%
Фосфор
валовый,
%
Калий
валовый,
%
Подвижный
калий,
мг/100 г
Подвижный
фосфор,
мг/100 г
Аммиачный
азот,
мг/100 г
Нитратный
азот,
мг/100 г
рНвод
Корневое питание
Раствор макрои микроэлементов (контроль)
Раствор на
основе Фd,
макро- и
микроэлементов
0,70
0,01
0,91
31,0
40,8
20,5
<1,15
6,82
0,67
0,02
1,04
31,0
44,0
18,0*
< 1,15
6,88
Некорневая обработка
Раствор макрои микроэлементов (контроль)
Раствор на
основе Фd,
макро- и
микроэлементов
0,83
0,01
0,95
55,8
40,8
19,5
<1,15
6,40
0,80
0,02
0,95
43,4*
33,8*
15,5*
< 1,15
6,47
* - значение достоверно отличается от контрольного на 5% уровне значимости
Ситуация с аналогами
Условные аналоги, представленные на рынке, - органические и органоминеральные препараты, полученные из природных материалов (торф, бурый
уголь, сапропель и другие).
Признаки
Условные
аналоги
Наносоставы на основе
фуллеренола d
Экологическая безопасность
да
да
Ростстимулирующие свойства
да
да
Адаптогенные, фитопротекторные свойства
выражены
слабее
да
Эффективность в низких концентрациях
нет
да
Растворимость в воде
неполная
высокая
Наличие балластных нерастворимых
веществ
частое
нет
Стабильность состава препаратов и,
соответственно, их свойств
нет
да
Форма препарата
в основном
жидкая
твердая
Стоимость, руб. / литр, кг
80-1200
80-100
Заключение
Результаты исследований в регулируемых условиях показали
способность
наноматериала фуллеренола d в определенном
диапазоне
концентраций
оказывать
положительный
ростстимулирующий и антистрессовый эффект на тестовые
растения.
Причинами улучшения физиологического состояния растений и
повышения их устойчивости к действию окислительного стресса под
влиянием фуллеренола d и разработанного наносостава на его
основе являются активизация процессов обмена, метаболизма, и,
как следствие, увеличение поступления в растения необходимых
макрои
микроэлементов,
усиления
синтеза
пигментов
хлорофиллов,
повышение
эффективности
работы
фотосинтетического
аппарата,
стабилизация
окислительновосстановительного гомеостаза.
Полученные
результаты
дают
основание
рассматривать
наноматериал фуллеренол d как перспективный источник для
создания
современных
высокоэффективных
биологически
активных
препаратов
комплексного
действия
с
целью
использования их в растениеводстве.
Важную роль в оптимизации продукционного
процесса играет своевременная предпосевная
обработка семенного материала препаратами,
обеспечивающими повышение защиты семян
от вредителей и патогенов, а также увеличение
конкурентоспособности растений на ранних
этапах
развития
за
счет
снабжения
необходимыми
источниками
питания
и
энергии.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЗОЛЬ-ГЕЛЬ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ОБРАБОТКИ
СЕМЕННОГО МАТЕРИАЛА ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ
ХИМИЯ ОБРАЗОВАНИЯ СТРУКТУРИРОВАННЫХ ЖИДКОСТЕЙ - ЗОЛЕЙ И ТРЕХМЕРНОГО
КЛАСТЕРА - ГЕЛЯ
Исходные вещества, ответственные за зольгель переход – п р е к у р с о р ы
(предшественники, способные образовывать
полимолекулы и полисольватированные
группы),
как правило, гидролизующиеся соединения:
Алкоксисоединения:
Si(OR)4
например: тетраэтоксисилан:
Si(OC2H5)4
Химические реакции,
лежащие в основе
образования структурной
полисилоксановой сетки:
Ãèäðî ë èç ñ î áðàçî âàí èåì ñèëàí î ëî â:
(RO)3SiOR + HOH
(RO)3SiOH + HOR
Ðåàêöèÿ àí ãèä ðî êî í äåí ñàöèè:
SiOH + HO Si
SiOSi
+ HOH
Гетерофункциональная конденсация:
SiOH + RO Si
SiOSi
+ HOR
Структура фрагментов неорганических полимеров,
образующихся в кремнезолях
R - алкил, предпочтительно CH3, C2H5
В кремнезоли можно ввести целый ряд неорганических химических соединений
(допанты), в т.ч., содержащих элементы, входящие в состав минеральных
удобрений. Как правило, без термообработки, неорганические легирующие
вещества статистически равномерно располагаются в кремнеземной матрице в
виде нановключений.
При этом без термообработки допанты не вступают в
химическое взаимодействие с кремнеземной
матрицей.
При обработке дисперсных материалов
(порошков) в золях на поверхности частиц
формируется тонкая пленка – покрытие, сначала
полисилоксановое, а после термообработки –
кремнеземное.
Если в золь введено легирующее соединение
(допант), то на поверхности формируется
полисилоксановая или кремнеземная пленка ,
легированная введенными неорганическими
добавками.
Гипотеза: такие оболочки можно формировать на
поверхности семян.
В результате на
поверхности порошков
образуется покрытие,
содержащее
необходимые
полезные вещества,
т.е. получаются
структуры «ядрооболочка»
ЧТО ИЗВЕСТНО?
Влияние обработки семян и вегетирующих растений соединениями кремния на
продуктивность ярового ячменя соротв Зазаерский 85 и Биос 1 при их выращивании на
дерново-подзолистой среднесуглинистой почве в условиях вегетационного домика на
базе РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева (Сластя, 2012)
Вариант
Масса зерна,
г/сосуд**
% к контролю
Контроль (Н2О)
13,2
100
Тетраэтоксисилан
14,2
108
Силикат натрия
14,5*
110*
Контроль (Н2О) - семена + опрыскивание
силикатом натрия
14,2
108
Тетроэтоксисилан - семена + опрыскивание
силикатом натрия
15,2*
115*
Силикат натрия - семена + опрыскивание
силикатом натрия
15,4*
117*
НСР05
±1,2
±9,1
* - значение достоверно отличается от контрольного на 5% уровне значимости
** - в сосуде 20 растений
Влияние кремнезолей с различным содержанием тетраэтоксислана (ТЭОС)
и рН на посевные характеристики семян
№
опы-та
1
2
3
Вариант
рН
кремнезоля
Семена
Длина в см, % от контроля
энергия
прорастания,
%
Всхожесть, %
корни
ростки
ТЭОС 10%
3,09
88
88
93
85
ТЭОС 20%
2,67
16
16
126
94
ТЭОС 30%
2,58
72
72
126
82
ТЭОС 10%
1,89
100
100
93
85
ТЭОС 20%
1,69
76
76
87
82
ТЭОС 30%
1,58
84
84
92
82
ТЭОС 10%
7,61
96
96
99
121
ТЭОС 20%
7,58
88
88
128
135
ТЭОС 30%
7,23
92
92
106
107
Для предпосевной обработки семян использовались водные кремнезоли с
разной концентрацией по ТЭОС, как с введением макро- и микроэлементов,
так и без них.
Влияние кремнезольных составов с макро- микроэлементами на посевные
характеристики семян
№
опы-та
3
Вариант
рН
кремнезоля
Семена
Длина в см, % от контроля
энергия
прорас-тания,
%
Всхожесть, %
корни
ростки
ТЭОС 10%
7,61
96
96
99
121
ТЭОС 10%+M1
7,39
100
100
101
106
ТЭОС 10%+M2
7,47
96
96
114
134
ТЭОС 20%
7,58
88
88
128
135
ТЭОС 20%+M1
7,42
80
80
115
134
ТЭОС 20%+M2
7,49
84
84
134
138
ТЭОС 30%
7,23
92
92
106
107
ТЭОС 30%+M1
7,15
84
84
115
103
ТЭОС 30%+M2
7,20
88
88
89
95
Заключение
Полученные
результаты
оценки
обработки семян ячменя композициями ТЭОС позволили выявить
диапазон его концентраций, при которых отмечается положительное
влияние на биометрические показатели роста проростков из
обработанных семян и свидетельствуют о необходимости
продолжения
исследований
для
выявления
механизмов
воздействия разработанных нанокомпозиций, совершенствования
их состава с целью усиления фитопротекторной, адаптогенной и
ростстимулирующей функций и разработки новой формы
препаратов и высокоэффективного способа обработки ими
семенного
материала,
обеспечивающих
защиту
семян
и
существенные конкурентные преимущества растению на ранних
этапах его развития.
Перспектива
Создание
наносоставов
различных
модификаций
на
основе
фуллеренола d и нанокомпозиционных кремнезольных материалов с
комплексом физиологически активных соединений, обладающих
следующими преимуществами по сравнению с аналогами:
 стабильно высокая эффективность, обусловленная способностью
наноструктур выполнять множественные функции для биообъектов:
служить источниками питания и энергии, обеспечивать снижение
негативных процессов окисления клеточных структур в условиях
стресса благодаря антиоксидантным свойствам и способности
связывать свободные радикалы, обеспечивать доставку необходимых
для растений макро- и микроэлементов, выполнять сигнальную
функцию, обеспечивающую активизацию процессов вторичного
метаболизма растений и усиление их устойчивости к действию
разнообразных стрессовых факторов;
 высокая конкурентоспособность, обусловленная наряду с другими
полезными качествами высокой эффективностью препаратов в низких
концентрациях, а также тем, что твердая порошкообразная форма
препаратов обеспечивает существенное снижение затрат на их
транспортировку по сравнению с жидкими условными аналогами;
 экологическая безопасность.