Nanoteknologi för framtida växtskydd Vadim Kessler, Gulaim Seisenbaeva Oorganisk kemi och Bionanotechnologi Nationella Växtskyddskonferensen 14:e November 2018
Naturens nanoteknologi Mikroalger Pärlemor Växtvävnader Magnetiska organ Pärlor Benvävnad
Naturens egna lösningar med mineralnanopartiklar SiO 2 /TiO 2 + protein CaCO 3 + kolhydrater & silkesproteiner SiO 2 + cellulos FeO x + proteiner Ca 5 (PO 4 ) 3 OH + 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. CaSiO 3 + CO 2 (aq) CaCO 3 + SiO 2 ; F TiO +O +HO F O(OH) + TiO
Nanoteknologi med mineralnanopartiklar 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 stresstolerans hos grödor
Biosyntes av mineralnanopartiklar Kemisk jämvikt bakom bildningen av TiO 2 nanopartiklar from TiBALDH/TALH, modellen för produkter av bionedbrytning av titanat-mineral 3[Ti 4 O 4 (Lactate) 8 ] 8 +8NH 4 + 8[Ti(Lactate) 3 ] 2 + 4TiO 2 +8NH 3 + 4H 2 O
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 Elektriskt laddade/protoniserade partiklar är stabila i vattenlösningar WO 07145573 + Ti(OR) 4 + H 3 O + /H 2 O =
Nano Bioteknologi Material för hållbar biokontroll (Formas, ERA-NET Baccoat ): Affinitet till phospholipider och teichoic acid phosphat grafting. Mineralnanopartikles från kolloidlösning skapar först skal på mikroorganismerna artificiella sporer
Bioinkapsling med hjälp av nano TiO 2 Lactobacillus plantarum, 10% CaptiGel 3305-3309 Burkholderia phytofirmans, 1% CaptiGel 33010
Nano Bioteknologi Växtskydd mot svaminfektioner med hjälp av biokontroll mikroorganismer. Förstärkning av bildning av biofilm på rötterna.
Motstånd mot köldstress
Motstånd mot köldstress
Nano Bioteknologi Enzym-liknande aktivitet av järnoxid-partiklar Z.W. Chen et al. ACS Nano 2012, 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 Amount of lipid peroxidation Nanoscale Res Lett 2017 12 631
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 lindra stressrespons 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