eng
Выпуск #6/2023
О.А.Фарус
ОЦЕНКА ДЕЙСТВИЯ НАНОЧАСТИЦ СЕРЕБРА НА РОСТ И РАЗВИТИЕ КРЕСС-САЛАТА
ОЦЕНКА ДЕЙСТВИЯ НАНОЧАСТИЦ СЕРЕБРА НА РОСТ И РАЗВИТИЕ КРЕСС-САЛАТА
Просмотры: 643
DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2023.16.6.354.361
Работа посвящена вопросам оценки степени стимулирующего воздействия наночастиц серебра (AgNPs) на семена и проростки кресс-салата. В рамках проводимого исследования для стимулирования использовался раствор наночастиц серебра, полученных в матрице поливинилового спирта, в качестве восстанавливающего реагента применялась аскорбиновая кислота, что позволяет отнести синтезированные растворы к "зеленым нанотехнологиям". Применение наночастиц серебра в сельском хозяйстве позволяет повысить иммунитет растений. Данный эффект обусловлен бактерицидными, бактериостатическими, фунгицидными и противовирусными свойствами наночастиц серебра. Помимо этого, наночастицы серебра относятся к экзогенным элиситорам, следовательно, они обладают ростостимулирующим действием. Результаты проведенного исследования показывают, что применяемые растворы наночастиц серебра повышают энергию прорастания и всхожести семян, увеличивают биомассу сухого вещества, и концентрацию витамина С в наземной части кресс-салата. Наибольшая степень накопления серебра в случае кресс-салата наблюдается в корнях. При этом превышение допустимой концентрации серебра не наблюдается.
Работа посвящена вопросам оценки степени стимулирующего воздействия наночастиц серебра (AgNPs) на семена и проростки кресс-салата. В рамках проводимого исследования для стимулирования использовался раствор наночастиц серебра, полученных в матрице поливинилового спирта, в качестве восстанавливающего реагента применялась аскорбиновая кислота, что позволяет отнести синтезированные растворы к "зеленым нанотехнологиям". Применение наночастиц серебра в сельском хозяйстве позволяет повысить иммунитет растений. Данный эффект обусловлен бактерицидными, бактериостатическими, фунгицидными и противовирусными свойствами наночастиц серебра. Помимо этого, наночастицы серебра относятся к экзогенным элиситорам, следовательно, они обладают ростостимулирующим действием. Результаты проведенного исследования показывают, что применяемые растворы наночастиц серебра повышают энергию прорастания и всхожести семян, увеличивают биомассу сухого вещества, и концентрацию витамина С в наземной части кресс-салата. Наибольшая степень накопления серебра в случае кресс-салата наблюдается в корнях. При этом превышение допустимой концентрации серебра не наблюдается.
Теги: cress seeds elicitor green technologies silver nanoparticles зеленые технологии кресс-салат наночастицы серебра элиситор
Оценка ДЕЙСТВИя НАНОЧАСТИЦ СЕРЕБРА НА РОСТ И РАЗВИТИЕ КРЕСС-САЛАТА
О.А.Фарус1, к.х.н., доц., ORCID: 0000-0002-1426-6534 / farusok@yandex.ru
Аннотация. Работа посвящена вопросам оценки степени стимулирующего воздействия наночастиц серебра (AgNPs) на семена и проростки кресс-салата. В рамках проводимого исследования для стимулирования использовался раствор наночастиц серебра, полученных в матрице поливинилового спирта, в качестве восстанавливающего реагента применялась аскорбиновая кислота, что позволяет отнести синтезированные растворы к "зеленым нанотехнологиям". Применение наночастиц серебра в сельском хозяйстве позволяет повысить иммунитет растений. Данный эффект обусловлен бактерицидными, бактериостатическими, фунгицидными и противовирусными свойствами наночастиц серебра. Помимо этого, наночастицы серебра относятся к экзогенным элиситорам, следовательно, они обладают ростостимулирующим действием. Результаты проведенного исследования показывают, что применяемые растворы наночастиц серебра повышают энергию прорастания и всхожести семян, увеличивают биомассу сухого вещества, и концентрацию витамина С в наземной части кресс-салата. Наибольшая степень накопления серебра в случае кресс-салата наблюдается в корнях. При этом превышение допустимой концентрации серебра не наблюдается.
Ключевые слова: наночастицы серебра, кресс-салат, элиситор, зеленые технологии
Для цитирования: О.А. Фарус. Оценка действия наночастиц серебра на рост и развитие кресс-салата. НАНОИНДУСТРИЯ. 2023. Т. 16, № 6. С. 354–361. https://doi.org/10.22184/1993-8578.2023.16.6.354.361
Received: 31.07.2023 | Accepted: 10.08.2023 | DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2023.16.6.354.361
Введение
Нанотехнологии считаются одной из самых быстроразвивающихся отраслей современной науки. В настоящий момент нанотехнологии внедрились практически во все сферы современной жизни. Расширение областей применения наночастиц и наноматериалов на их основе приводит к увеличению объемов их промышленного производства. При этом необходимо помнить, что активное внедрение любых технологий в бытовую сферу жизни требует значительного расширение числа исследований по определению мер их безопасного применения. Нанотехнологии не являются исключением. Безопасность применения наночастиц связана с необходимостью оценки их воздействия на окружающую среду и живые организмы. При этом необходимо отметить, наличие противоречивой информации по результатам исследования зависимости ответных реакций тест-объектов на присутствие наночастиц в среде обитания.
Наиболее широкое применение наночастицы нашли в растениеводстве в виде коллоидного серебра. Коллоидное серебро было впервые зарегистрировано в растениеводстве в 2014 году. Данное вещество является многофазной гетерогенной системой, которая содержит частицы серебра размером от 1 до 100 нм, то есть коллоидное серебро является препаратом на основе наночастиц серебра. В настоящее время известно несколько препаратов на основе наночастиц серебра, применяемых в растениеводстве, например, "АgБион-2", "Зерокс", Серебромедин. Число подобных препаратов стремительно растет. Широкое применение наночастиц серебра не случайно. Наночастицы серебра получили очень широкое распространение в связи с тем, что они обладают бактерицидными, бактериостатическими, фунгицидными и противовирусными свойствами [1, 5–12]. При этом важно отметить, что у микроорганизмов не вырабатывается иммунитет против данных препаратов, в отличие от антибиотиков.
Проведенные современные исследования показывают, что в отношении растений активность наночастиц серебра не ограничивается описанными выше действиями. Наночастицы серебра для растений выступают в качестве экзогенного элиситора. Под элиситорами понимают факторы, вызывающие в растениях ряд неспецифических защитных реакций. Данное явление также называют неспецифическим адаптационным синдромом. Запуск данных реакций позволяет растению заранее подготовиться к отражению будущей атаки. Наночастицы серебра как элиситоры стимулируют процесс выработки активных форм кислорода (АФК), таких как пероксид водорода Н2О2, супероксидный анион-радикал О2–, гидроксильный радикал ОН. АФК способствуют не только выработке системной устойчивости у растений, но и напрямую воздействуют на возбудителей бактериальных и грибных заболеваний.
Наночастицы серебра, помимо элиситорного действия, являются мощными стимуляторами роста. Ростостимулирующее действие обусловлено блокированием этиленовых рецепторов. Этилен (С2Н4) для растений является гормоном старения, стресса и созревания. Блокировка этиленовых рецепторов приводит к продлению вегетационного периода у растений. Достаточно часто эффекты с применением наночастиц серебра сравнивают с вакцинацией.
С другой стороны, серебро относится к тяжелым металлам. Согласно санитарным нормам России серебро относится к веществам второго класса опасности, то есть "высокоопасное вещество" и его чрезмерное накопление в живых организмах может привести к их гибели или к существенному угнетению развития [9].
Методы исследования
Поэтому важно проводить экспериментальную оценку воздействия наночастиц серебра на различные виды растений. Для оценки действия наночастиц серебра на растения был выбран кресс-салат. Кресс-салат относится к растениям – биоиндикаторам. Он является однолетним овощным растением, обладающим повышенной чувствительностью к загрязнениям почвы тяжелыми металлами, а также к загрязнению воздуха газообразными выбросами автотранспорта.
Как биоиндикатор он удобен тем, что действие стрессов можно изучать одновременно на большом числе растений при небольшой площади рабочего места, при этом он имеет очень маленькие сроки прорастания и созревания, а также обладает почти стопроцентной всхожестью, которая очень сильно зависит от степени загрязнения окружающей среды. Кроме того, побеги и корни этого растения под действием загрязнителей подвергаются заметным морфологическим изменениям (задержка роста и искривление побегов, уменьшение длины и массы корней, а также числа и массы семян).
Наночастицы серебра получали по золь-гель технологии путем восстановления ионов серебра аскорбиновой кислотой в среде поливинилового спирта [12]:
Ag+ + C6H8O6 = AgNPs + C6H6O6.
Данный способ получения наночастиц условно может быть отнесен к "зеленым нанотехнологиям". В данном синтезе в качестве восстановителя используется аскорбиновая кислота (витамин С). Витамин С является катализатором для окислительно-восстановительных процессов, протекающих в тканях растений, выполняя функцию переноса протонов из клетки в межклеточную жидкость. Аскорбиновая кислота повышает сопротивляемость растений к инфекциям, стрессам и помогает при борьбе с хлорозом.
Поливиниловый спирт, применяемый в синтезе в качестве стабилизатора наночастиц, используется в сельском хозяйстве в виде гидрогелей, которые выполняют функцию влагоудерживающего сорбента [3]. В рамках исследования оценка влияния наночастиц серебра на кресс-салат проводилась по четырем направлениям:
Содержание серебра определялось в наземной части и корнях методом атомно-адсорбционного анализа по методике ГОСТ 28353.3-2017 "Серебро" на атомно-адсорбционном спектрометре "Спектр-5-3". Содержание витамина С проводили только в наземной части растения методом высокоэффективной жидкостной хроматографии на приборе "Орлант".
Результаты и их обсуждение
В рамках экспериментального исследования была проведена оценка влияния растворов, содержащих наночастицы серебра, на прорастание семян кресс-салата. Для этого были заложены три опытные площадки. В три чашки Петри был помещен ватный диск, смоченный 5 мл следующих растворов:
В каждую чашку заложили по 50 семян кресс-салата и сверху накрыли ватным диском с аналогичным раствором. Прорастание семян вели в течение семи дней с постоянным фиксированием результатов. Для получения достоверных результатов закладывалось по три пробы. По данным наблюдения были определены энергия прорастания (третьи сутки) и всхожесть (седьмые сутки) семян кресс-салата (табл.1).
Наблюдения показывают, что наибольшая скорость набухания семян была в чашке с раствором наночастиц серебра AgNPs. Большинство семян (92,67%) раскрылись и начали прорастать в чашке № 3 на третьи сутки наблюдения, при этом в чашке № 2 раскрытие наблюдалось у 64,67% семян, а в первой чашке у 58% семян. Повышение энергии прорастания и всхожести семян является подтверждением элиситорного действия наночастиц серебра. После семи дней наблюдений были произведены замеры корневой системы каждого проростка и результаты помещены на диаграмму (рис.1).
Средний рост корней проростков в чашке Петри с дистиллированной водой – 0,71 см, в чашке с раствором аскорбиновой кислоты в поливиниловом спирте – 1,24 см, а чашке Петри с раствором наночастиц серебра – 1,87 см.
Анализ экспериментальных данных показывает, что при использовании коллоидного раствора наночастиц серебра AgNPs повышается энергия прорастания и всхожесть семян кресс-салата. При этом необходимо отметить, что идет активный рост зеленой массы. В чашке Петри с аскорбиновой кислотой, так же происходит увеличение интенсивности всхожести семян, что ожидаемо, так как аскорбиновая кислота для растений считается регулятором водного обмена и метаболизма, влияет на рост и сопротивляемость болезням.
Для оценки влияния наночастиц серебра на процессы накопления биомассы была осуществлена высадка семян кресс-салата в лотки для микрозелени, проращивание осуществлялось на кокосовом коврике. В каждый лоток помещалось по две пачки семян и по 50 мл растворов, используемых в проращивании семян:
№ 1 – дистиллированная водой (контроль);
№ 2 – 1% раствор аскорбиновой кислоты в поливиниловом спирте (АК/ПВС);
№ 3 – раствор наночастиц серебра (AgNPs).
Полив образцов осуществлялся аналогичными растворами. Период проращивания микрозелени кресс-салата в условиях эксперимента составлял 14 дней. Через две недели осуществлялось взвешивание образцов и определение содержание в них серебра и витамина С (табл.2).
При визуальной оценке проростков необходимо отметить, что все образцы имеют высокую степень всхожести, но в лотке № 3 рост образцов был более интенсивным.
Анализ экспериментальных данных показывает, что в лотке № 3 наблюдается закономерное увеличение концентрации серебра, как в наземной части кресс-салата, так и в корнях. В корнях накапливается ионов серебра в десятки раз больше, по сравнению с наземной частью растения. Интересным является факт накопления серебра в растении и в случае применения дистиллированной воды. Полученные результаты позволяют сделать вывод о "добровольном" накоплении серебра растениями, и данный вывод подтверждается исследованиями других ученых [2, 6, 7]. Также необходимо отметить, что применение раствора аскорбиновой кислоты увеличивает степень усвоения серебра проростками кресс-салата. Данный факт можно объяснить переводом аскорбиновой кислотой серебра из субстрата в более доступную для растения форму.
Важно отметить, что применение раствора наночастиц серебра (AgNPs) способствует повышению выработки витамина С в кресс-салате.
Согласно современным требованиям концентрация серебра в пределах 0,03–2,0 мг/кг является естественной концентрацией серебра в растениях, а содержание 0,5 мг/кг считается нормой [4, 8]. Важно отметить, что ни в одном образце не наблюдается превышение естественных концентраций серебра в проростках, а в наземной части проростков концентрация серебра находится на нижней границе нормы.
ВЫВОДЫ
Таким образом, результаты проведенного исследования позволяют сделать следующие общие выводы:
ИНФОРМАЦИЯ О РЕЦЕНЗИРОВАНИИ
Редакция благодарит анонимного рецензента (рецензентов) за их вклад в рецензирование этой работы, а также за размещение статей на сайте журнала и передачу их в электронном виде в НЭБ eLIBRARY.RU.
Декларация о конфликте интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликтов интересов или личных отношений, которые могли бы повлиять на работу, представленную в данной статье.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
Удегова Е.С., Гильдеева К.А., Рукосуева Т.В., Сьед Б. Антибактериальный эффект наночастиц металлов на антибиотикорезистентные штаммы бактерий // Инфекция и иммунитет. 2021. Т. 11, № 4. С. 771-776. https://doi.org/10.15789/2220-7619-MNA-1359
Асанова А.А., Полонский В.И. Воздействие наночастиц серебра на фотосинтезирующие организмы // Достижения науки и техники АПК. 2017. Т. 31, № 8. С. 12–15.
Асулян Л.Д., Бояркина В.В., Агаева М.В. Гидрогели поливинилового спирта как влагоудерживающие сорбенты // Известия Тульского государственного университета. Естественные науки. 2021. № 1. С. 13-19. https://doi.org/10.24412/2071-6176-2021-1-13-19
Егорова М.В., Егорова О.В., Артемова О.В., Родионов А.С. Гигиеническая оценка условий применения коллоидного серебра в условиях сельского хозяйства // Медицина труда и экология человека. 2018. № 3(15). С. 59–63.
Фастовец И.А., Верховцева Н.В., Пашкевич Е.Б., Нетрусов А.И. Наночастицы серебра: токсическое действие на микроорганизмы и взаимодействие с высшими растениями // Проблемы агрохимии и экологии. 2017. № 1. С. 51–62.
Никишина М.Б., Иванова Е.В., Атрощенко Ю.М. Биологическая активность коллоидного серебра, синтезированного на основе водного экстракта соплодий хмеля обыкновенного // Бутлеровские сообщения. 2022. Т. 72, № 10. С. 74–80. https://doi.org/10.37952/ROI-jbc-01/22-72-10-74
Омельченко А.В., Юркова И.Н., Жижина М.Н. Стимулирующее действие наночастиц серебра на рост и развитие растений пшеницы // Ученые записки Таврического национального университета имени В.И. Вернадского. Серия: Биология, химия. 2014. Т. 27 (66), № 1. С. 127–135.
8. Ракитский В.Н., Синицкая Т.А., Федорова Н.Е., Егорова М.В. Гигиенические аспекты, связанные с применением коллоидного серебра в сельском хозяйстве // Международный научно-исследовательский журнал. 2015. №9–4 (40). С. 63–65.
9. Акопова Э.Г., Каде А.X., Курносенкова Е.Ф.
и др. Серебро – польза и вред // Кубанский научный медицинский вестник. 2007. № 1–2. С. 8–11.
10. Шумило М.В., Королев Д.В., Шульмейстер Г.А., Гареев К.Г. Синтез наночастиц
коллоидного серебра для биомедицинского применения // Наука настоящего и будущего. 2019. Т. 3. С. 159–161.
11. Фарус О.А. Биоразлагаемые пленочные материалы на основе гидрогелей полимеров и наночастиц серебра // НАНОИНДУСТРИЯ. 2022. Т. 15, № 3–4 (114). С. 196–203. https://doi.org/
10.22184/1993-8578.2022.15.3-4.196.203
12. Фарус О.А. Получение и сравнительный анализ свойств полимерных наноструктурированных пленок на основе различных органических полимеров и наночастиц серебра // Композиты и наноструктуры. 2019. Т. 11, № 3(43). С. 125–129.
О.А.Фарус1, к.х.н., доц., ORCID: 0000-0002-1426-6534 / farusok@yandex.ru
Аннотация. Работа посвящена вопросам оценки степени стимулирующего воздействия наночастиц серебра (AgNPs) на семена и проростки кресс-салата. В рамках проводимого исследования для стимулирования использовался раствор наночастиц серебра, полученных в матрице поливинилового спирта, в качестве восстанавливающего реагента применялась аскорбиновая кислота, что позволяет отнести синтезированные растворы к "зеленым нанотехнологиям". Применение наночастиц серебра в сельском хозяйстве позволяет повысить иммунитет растений. Данный эффект обусловлен бактерицидными, бактериостатическими, фунгицидными и противовирусными свойствами наночастиц серебра. Помимо этого, наночастицы серебра относятся к экзогенным элиситорам, следовательно, они обладают ростостимулирующим действием. Результаты проведенного исследования показывают, что применяемые растворы наночастиц серебра повышают энергию прорастания и всхожести семян, увеличивают биомассу сухого вещества, и концентрацию витамина С в наземной части кресс-салата. Наибольшая степень накопления серебра в случае кресс-салата наблюдается в корнях. При этом превышение допустимой концентрации серебра не наблюдается.
Ключевые слова: наночастицы серебра, кресс-салат, элиситор, зеленые технологии
Для цитирования: О.А. Фарус. Оценка действия наночастиц серебра на рост и развитие кресс-салата. НАНОИНДУСТРИЯ. 2023. Т. 16, № 6. С. 354–361. https://doi.org/10.22184/1993-8578.2023.16.6.354.361
Received: 31.07.2023 | Accepted: 10.08.2023 | DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2023.16.6.354.361
Введение
Нанотехнологии считаются одной из самых быстроразвивающихся отраслей современной науки. В настоящий момент нанотехнологии внедрились практически во все сферы современной жизни. Расширение областей применения наночастиц и наноматериалов на их основе приводит к увеличению объемов их промышленного производства. При этом необходимо помнить, что активное внедрение любых технологий в бытовую сферу жизни требует значительного расширение числа исследований по определению мер их безопасного применения. Нанотехнологии не являются исключением. Безопасность применения наночастиц связана с необходимостью оценки их воздействия на окружающую среду и живые организмы. При этом необходимо отметить, наличие противоречивой информации по результатам исследования зависимости ответных реакций тест-объектов на присутствие наночастиц в среде обитания.
Наиболее широкое применение наночастицы нашли в растениеводстве в виде коллоидного серебра. Коллоидное серебро было впервые зарегистрировано в растениеводстве в 2014 году. Данное вещество является многофазной гетерогенной системой, которая содержит частицы серебра размером от 1 до 100 нм, то есть коллоидное серебро является препаратом на основе наночастиц серебра. В настоящее время известно несколько препаратов на основе наночастиц серебра, применяемых в растениеводстве, например, "АgБион-2", "Зерокс", Серебромедин. Число подобных препаратов стремительно растет. Широкое применение наночастиц серебра не случайно. Наночастицы серебра получили очень широкое распространение в связи с тем, что они обладают бактерицидными, бактериостатическими, фунгицидными и противовирусными свойствами [1, 5–12]. При этом важно отметить, что у микроорганизмов не вырабатывается иммунитет против данных препаратов, в отличие от антибиотиков.
Проведенные современные исследования показывают, что в отношении растений активность наночастиц серебра не ограничивается описанными выше действиями. Наночастицы серебра для растений выступают в качестве экзогенного элиситора. Под элиситорами понимают факторы, вызывающие в растениях ряд неспецифических защитных реакций. Данное явление также называют неспецифическим адаптационным синдромом. Запуск данных реакций позволяет растению заранее подготовиться к отражению будущей атаки. Наночастицы серебра как элиситоры стимулируют процесс выработки активных форм кислорода (АФК), таких как пероксид водорода Н2О2, супероксидный анион-радикал О2–, гидроксильный радикал ОН. АФК способствуют не только выработке системной устойчивости у растений, но и напрямую воздействуют на возбудителей бактериальных и грибных заболеваний.
Наночастицы серебра, помимо элиситорного действия, являются мощными стимуляторами роста. Ростостимулирующее действие обусловлено блокированием этиленовых рецепторов. Этилен (С2Н4) для растений является гормоном старения, стресса и созревания. Блокировка этиленовых рецепторов приводит к продлению вегетационного периода у растений. Достаточно часто эффекты с применением наночастиц серебра сравнивают с вакцинацией.
С другой стороны, серебро относится к тяжелым металлам. Согласно санитарным нормам России серебро относится к веществам второго класса опасности, то есть "высокоопасное вещество" и его чрезмерное накопление в живых организмах может привести к их гибели или к существенному угнетению развития [9].
Методы исследования
Поэтому важно проводить экспериментальную оценку воздействия наночастиц серебра на различные виды растений. Для оценки действия наночастиц серебра на растения был выбран кресс-салат. Кресс-салат относится к растениям – биоиндикаторам. Он является однолетним овощным растением, обладающим повышенной чувствительностью к загрязнениям почвы тяжелыми металлами, а также к загрязнению воздуха газообразными выбросами автотранспорта.
Как биоиндикатор он удобен тем, что действие стрессов можно изучать одновременно на большом числе растений при небольшой площади рабочего места, при этом он имеет очень маленькие сроки прорастания и созревания, а также обладает почти стопроцентной всхожестью, которая очень сильно зависит от степени загрязнения окружающей среды. Кроме того, побеги и корни этого растения под действием загрязнителей подвергаются заметным морфологическим изменениям (задержка роста и искривление побегов, уменьшение длины и массы корней, а также числа и массы семян).
Наночастицы серебра получали по золь-гель технологии путем восстановления ионов серебра аскорбиновой кислотой в среде поливинилового спирта [12]:
Ag+ + C6H8O6 = AgNPs + C6H6O6.
Данный способ получения наночастиц условно может быть отнесен к "зеленым нанотехнологиям". В данном синтезе в качестве восстановителя используется аскорбиновая кислота (витамин С). Витамин С является катализатором для окислительно-восстановительных процессов, протекающих в тканях растений, выполняя функцию переноса протонов из клетки в межклеточную жидкость. Аскорбиновая кислота повышает сопротивляемость растений к инфекциям, стрессам и помогает при борьбе с хлорозом.
Поливиниловый спирт, применяемый в синтезе в качестве стабилизатора наночастиц, используется в сельском хозяйстве в виде гидрогелей, которые выполняют функцию влагоудерживающего сорбента [3]. В рамках исследования оценка влияния наночастиц серебра на кресс-салат проводилась по четырем направлениям:
- на скорость прорастания семян и длину корневой системы;
- на накопление биомассы сухого вещества;
- на накопление серебра в частях проростка кресс-салата и его сравнение с допустимой концентрацией серебра;
- на накопление витамина С в наземной части проростков кресс-салата.
Содержание серебра определялось в наземной части и корнях методом атомно-адсорбционного анализа по методике ГОСТ 28353.3-2017 "Серебро" на атомно-адсорбционном спектрометре "Спектр-5-3". Содержание витамина С проводили только в наземной части растения методом высокоэффективной жидкостной хроматографии на приборе "Орлант".
Результаты и их обсуждение
В рамках экспериментального исследования была проведена оценка влияния растворов, содержащих наночастицы серебра, на прорастание семян кресс-салата. Для этого были заложены три опытные площадки. В три чашки Петри был помещен ватный диск, смоченный 5 мл следующих растворов:
- № 1 – дистиллированная вода (контроль);
- № 2 – 1% раствор аскорбиновой кислоты в поливиниловом спирте (АК/ПВС);
- № 3 – раствор наночастиц серебра (AgNPs).
В каждую чашку заложили по 50 семян кресс-салата и сверху накрыли ватным диском с аналогичным раствором. Прорастание семян вели в течение семи дней с постоянным фиксированием результатов. Для получения достоверных результатов закладывалось по три пробы. По данным наблюдения были определены энергия прорастания (третьи сутки) и всхожесть (седьмые сутки) семян кресс-салата (табл.1).
Наблюдения показывают, что наибольшая скорость набухания семян была в чашке с раствором наночастиц серебра AgNPs. Большинство семян (92,67%) раскрылись и начали прорастать в чашке № 3 на третьи сутки наблюдения, при этом в чашке № 2 раскрытие наблюдалось у 64,67% семян, а в первой чашке у 58% семян. Повышение энергии прорастания и всхожести семян является подтверждением элиситорного действия наночастиц серебра. После семи дней наблюдений были произведены замеры корневой системы каждого проростка и результаты помещены на диаграмму (рис.1).
Средний рост корней проростков в чашке Петри с дистиллированной водой – 0,71 см, в чашке с раствором аскорбиновой кислоты в поливиниловом спирте – 1,24 см, а чашке Петри с раствором наночастиц серебра – 1,87 см.
Анализ экспериментальных данных показывает, что при использовании коллоидного раствора наночастиц серебра AgNPs повышается энергия прорастания и всхожесть семян кресс-салата. При этом необходимо отметить, что идет активный рост зеленой массы. В чашке Петри с аскорбиновой кислотой, так же происходит увеличение интенсивности всхожести семян, что ожидаемо, так как аскорбиновая кислота для растений считается регулятором водного обмена и метаболизма, влияет на рост и сопротивляемость болезням.
Для оценки влияния наночастиц серебра на процессы накопления биомассы была осуществлена высадка семян кресс-салата в лотки для микрозелени, проращивание осуществлялось на кокосовом коврике. В каждый лоток помещалось по две пачки семян и по 50 мл растворов, используемых в проращивании семян:
№ 1 – дистиллированная водой (контроль);
№ 2 – 1% раствор аскорбиновой кислоты в поливиниловом спирте (АК/ПВС);
№ 3 – раствор наночастиц серебра (AgNPs).
Полив образцов осуществлялся аналогичными растворами. Период проращивания микрозелени кресс-салата в условиях эксперимента составлял 14 дней. Через две недели осуществлялось взвешивание образцов и определение содержание в них серебра и витамина С (табл.2).
При визуальной оценке проростков необходимо отметить, что все образцы имеют высокую степень всхожести, но в лотке № 3 рост образцов был более интенсивным.
Анализ экспериментальных данных показывает, что в лотке № 3 наблюдается закономерное увеличение концентрации серебра, как в наземной части кресс-салата, так и в корнях. В корнях накапливается ионов серебра в десятки раз больше, по сравнению с наземной частью растения. Интересным является факт накопления серебра в растении и в случае применения дистиллированной воды. Полученные результаты позволяют сделать вывод о "добровольном" накоплении серебра растениями, и данный вывод подтверждается исследованиями других ученых [2, 6, 7]. Также необходимо отметить, что применение раствора аскорбиновой кислоты увеличивает степень усвоения серебра проростками кресс-салата. Данный факт можно объяснить переводом аскорбиновой кислотой серебра из субстрата в более доступную для растения форму.
Важно отметить, что применение раствора наночастиц серебра (AgNPs) способствует повышению выработки витамина С в кресс-салате.
Согласно современным требованиям концентрация серебра в пределах 0,03–2,0 мг/кг является естественной концентрацией серебра в растениях, а содержание 0,5 мг/кг считается нормой [4, 8]. Важно отметить, что ни в одном образце не наблюдается превышение естественных концентраций серебра в проростках, а в наземной части проростков концентрация серебра находится на нижней границе нормы.
ВЫВОДЫ
Таким образом, результаты проведенного исследования позволяют сделать следующие общие выводы:
- применения растворов наночастиц серебра (AgNPs) в матрице поливинилового спирта, полученных путем восстановления ионов серебра аскорбиновой кислотой, способствуют увеличению скорости прорастания, накопления биомассы кресс-салатом;
- несомненно, что применение растворов наночастиц серебра (AgNPs) способствует повышенному накоплению серебра в растении, причем существенное накопление происходит в корневой части растения, в случае кресс-салата употребление наземной части безопасно для здоровья, поскольку концентрация серебра не превышает допустимые концентрации;
- применение растворов наночастиц серебра (AgNPs) для корнеплодов требует дополнительной осторожности;
- применение растворов наночастиц серебра (AgNPs) приводит к повышению концентрации витамина С в наземной части проростков кресс-салата, что является несомненным плюсом применения наночастиц серебра в агротехнике кресс-салата.
ИНФОРМАЦИЯ О РЕЦЕНЗИРОВАНИИ
Редакция благодарит анонимного рецензента (рецензентов) за их вклад в рецензирование этой работы, а также за размещение статей на сайте журнала и передачу их в электронном виде в НЭБ eLIBRARY.RU.
Декларация о конфликте интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликтов интересов или личных отношений, которые могли бы повлиять на работу, представленную в данной статье.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
Удегова Е.С., Гильдеева К.А., Рукосуева Т.В., Сьед Б. Антибактериальный эффект наночастиц металлов на антибиотикорезистентные штаммы бактерий // Инфекция и иммунитет. 2021. Т. 11, № 4. С. 771-776. https://doi.org/10.15789/2220-7619-MNA-1359
Асанова А.А., Полонский В.И. Воздействие наночастиц серебра на фотосинтезирующие организмы // Достижения науки и техники АПК. 2017. Т. 31, № 8. С. 12–15.
Асулян Л.Д., Бояркина В.В., Агаева М.В. Гидрогели поливинилового спирта как влагоудерживающие сорбенты // Известия Тульского государственного университета. Естественные науки. 2021. № 1. С. 13-19. https://doi.org/10.24412/2071-6176-2021-1-13-19
Егорова М.В., Егорова О.В., Артемова О.В., Родионов А.С. Гигиеническая оценка условий применения коллоидного серебра в условиях сельского хозяйства // Медицина труда и экология человека. 2018. № 3(15). С. 59–63.
Фастовец И.А., Верховцева Н.В., Пашкевич Е.Б., Нетрусов А.И. Наночастицы серебра: токсическое действие на микроорганизмы и взаимодействие с высшими растениями // Проблемы агрохимии и экологии. 2017. № 1. С. 51–62.
Никишина М.Б., Иванова Е.В., Атрощенко Ю.М. Биологическая активность коллоидного серебра, синтезированного на основе водного экстракта соплодий хмеля обыкновенного // Бутлеровские сообщения. 2022. Т. 72, № 10. С. 74–80. https://doi.org/10.37952/ROI-jbc-01/22-72-10-74
Омельченко А.В., Юркова И.Н., Жижина М.Н. Стимулирующее действие наночастиц серебра на рост и развитие растений пшеницы // Ученые записки Таврического национального университета имени В.И. Вернадского. Серия: Биология, химия. 2014. Т. 27 (66), № 1. С. 127–135.
8. Ракитский В.Н., Синицкая Т.А., Федорова Н.Е., Егорова М.В. Гигиенические аспекты, связанные с применением коллоидного серебра в сельском хозяйстве // Международный научно-исследовательский журнал. 2015. №9–4 (40). С. 63–65.
9. Акопова Э.Г., Каде А.X., Курносенкова Е.Ф.
и др. Серебро – польза и вред // Кубанский научный медицинский вестник. 2007. № 1–2. С. 8–11.
10. Шумило М.В., Королев Д.В., Шульмейстер Г.А., Гареев К.Г. Синтез наночастиц
коллоидного серебра для биомедицинского применения // Наука настоящего и будущего. 2019. Т. 3. С. 159–161.
11. Фарус О.А. Биоразлагаемые пленочные материалы на основе гидрогелей полимеров и наночастиц серебра // НАНОИНДУСТРИЯ. 2022. Т. 15, № 3–4 (114). С. 196–203. https://doi.org/
10.22184/1993-8578.2022.15.3-4.196.203
12. Фарус О.А. Получение и сравнительный анализ свойств полимерных наноструктурированных пленок на основе различных органических полимеров и наночастиц серебра // Композиты и наноструктуры. 2019. Т. 11, № 3(43). С. 125–129.
Отзывы читателей
