圣彼得堡国立大学的生物学家们发现了纳米粒子，可以将重金属对黄瓜植物的污染减半

对于所有类型的农业植物，无一例外，铜在组合物中的存在是特征性的，因为它是参与最重要的生理过程的必要微量元素之一，例如光合作用和呼吸作用。然而，就其原子质量而言，铜属于对生物体具有高毒性的重金属组。因此，有必要严格控制植物中这种元素的含量，而允许的浓度取决于植物物种和土壤类型。

该研究结果发表在学术期刊《植物生理学和生物化学》上。

据科学家们介绍，超过这些浓度可以降低叶绿素的水平，这导致叶片变黄（叶绿素），以及植物生长的显着滞后。此外，铜的毒性作用会破坏植物功能的其他机制，例如铁的供应，铁在叶绿素的形成中起着重要作用。特别是，活性氧（ROS）积聚在植物细胞中，导致所谓的“氧化爆炸”，留下被“爆炸波”破坏的膜和其他细胞结构。在农业植物中，过量的铜使人们对获得高产量和高质量作物生产的可能性产生怀疑。同样重要的是要注意，高浓度的铜可以在植物中积累，因为它们没有足够的资源来显着限制铜吸收到根部。

但铜过量是危险的，不仅对植物本身，而且对人，它能造成先天性异常和其他病理。 在土壤中，由于排放到大气中以及冶金企业的废物，使用废水进行灌溉，一些有机和矿物肥料以及杀虫剂会产生高浓度的铜。

圣彼得堡大学的科学家们提出使用碳-富勒烯c60分子形式的纳米颗粒来解决这个问题。目前，许多科学家认为富勒烯是生物医学和药理学中有前途的元素。它们以前没有被用作植物抵抗过量铜的调节剂，但生物学家在圣彼得堡国立大学认为，他们可以在这种能力的需求，因为他们可以结合一些重金属，将它们转换成毒性较小的形式。此外，富勒烯是抗氧化剂，即它们可以中和活性氧的作用。

在这项工作中，我们研究了富勒烯C60的两种化学衍生物，它们在该分子外周部分官能团的组成上有所不同：多羟基化富勒烯（富勒烯醇）和精氨酸加合物。实验证明，C60富勒烯衍生物能够降低黄瓜植物中铜的毒性。 通过添加氨基酸精氨酸合成的富勒烯C60加合物对过量铜发挥了最强的保护作用。 在其影响下，铜的毒性降低了两倍以上。

圣彼得堡国立大学农业化学教研室主任、圣彼得堡国立大学教授尼古拉·比丘茨基

该研究是在受控的水培条件下进行的，即在没有土壤的人工条件下进行的。 首先，科学家必须确保所选择的加合物可以降低与植物根直接接触的铜的植物毒性，排除土壤成分引起的副作用。 通过叶中叶绿素含量的变化、干生物量的增加、植物元素组成和代谢反应的变化来监测植物的状况和反应。

该研究是在圣彼得堡国立大学科技园“分子和细胞技术的发展”和“物质成分分析方法”资源中心进行的。

我校的生物学家们还注意到，富勒烯与精氨酸相关，使木质部汁液中铜的浓度减半，木质部汁液来自植物的根部到地上部分。据科学家们介绍，这项工作的结果将有助于合成新的纳米材料，旨在增加植物对过量铜的抵抗力。