Новый спрей-полимер защитит растения от бактерий и засухи

Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали полимерное покрытие, которое можно распылять на листья растений. Оно помогает им сопротивляться вредным бактериальным инфекциям и лучше переносить засуху. Разработка описана в журнале ACS Materials Letters.

Исследователь наносит антибактериальное полимерное покрытие на листья растения Nicotiana benthamiana. Автор: David Baillot/UC San Diego Jacobs School of Engineering

Покрытие создано на основе синтетического полимера, содержащего в своей структуре положительно заряженные химические группы с антибактериальными свойствами. Эти группы разрушают клеточные мембраны бактерий, что делает спрей эффективным против широкого спектра микробов.

Ключевым достижением стал метод синтеза полимера в мягких водных условиях, что сделало его безопасным для растений. «Обычно полимеры синтезируют с использованием органических растворителей, токсичных для растений, — пояснил соавтор работы Луис Паломино. — Мы же создали полимер в водном буфере. Это позволило получить спрей, биосовместимый с растениями».

Лист растения, заражённый бактериями, для тестирования эффективности спрея. Автор: David Baillot/UC San Diego Jacobs School of Engineering

Введение бактерий в лист растения для проверки покрытия. Автор: David Baillot/UC San Diego Jacobs School of Engineering

Полученный полимер (полинорборнен) является газопроницаемым, что позволяет листьям нормально «дышать». Испытания на растениях Nicotiana benthamiana показали, что покрытие защищает от инфекции Agrobacterium и подавляет рост как грамотрицательных (например, кишечной палочки), так и грамположительных (например, золотистого стафилококка) бактерий.

Удивительно, но для защиты всего растения не нужно покрывать весь лист. «Мы можем распылить состав лишь на небольшую часть листа, и это обеспечит иммунитет всему растению. Это был действительно крутой результат», — отметил соавтор исследования Патрик Опденштайнен.

Учёные полагают, что такая системная защита может быть связана с запуском стрессового ответа растения. Обработанные листья кратковременно демонстрировали лёгкое повышение уровня перекиси водорода — естественной сигнальной молекулы, которую растения производят в ответ на стресс.

Дополнительным преимуществом стало повышение засухоустойчивости. При лишении воды на четыре дня обработанные растения оставались здоровее и меньше увядали. Исследователи предполагают, что полимерное покрытие действует как физический барьер, уменьшающий потерю воды, а также запускает молекулярные механизмы стрессового ответа.

Дальнейшая работа будет сосредоточена на изучении механизмов защиты, улучшении биоразлагаемости покрытия и оценке его токсичности для будущего применения в сельском хозяйстве. «Наша цель — использовать эту разработку в полевых условиях на благо сельского хозяйства, и это первый шаг», — сказал Опденштайнен.

Больше информации: Luis Palomino et al, Polynorbornene Spray Coating to Enhance Plant Health, ACS Materials Letters (2025). DOI: 10.1021/acsmaterialslett.5c00798

Источник: University of California - San Diego