Исследовательская группа из Китая успешно разработала наноматериал на основе углерода, полученный из биомассы сельскохозяйственных отходов, который может усиливать фотосинтез растений и стимулировать рост сельскохозяйственных культур.
Этот прорыв был достигнут учеными из Института передовых технологий Шэньчжэня, входящего в состав Китайской академии наук, совместно с исследователями из Шанхайского университета Цзяотун. Их выводы были опубликованы в журнале Communications Materials.
Новый материал, известный как углеродные квантовые точки, использует органические отходы, такие как солома, листья и сорняки, в качестве основы для своего синтеза. Согласно исследованию, эти квантовые точки обладают способностью преобразовывать ультрафиолетовый свет, который обычно не поглощается растениями, и зеленый свет, который поглощается с низкой эффективностью, в красный свет. Это преобразование позволяет растениям более эффективно поглощать свет, значительно повышая эффективность фотосинтеза. Исследование объясняет, что углеродные квантовые точки достигают этого, возбуждая электроны из поглощенных фотонов, тем самым поставляя дополнительные электроны в фотосинтетическую электронно-транспортную цепь.
В экспериментальных условиях исследователи включили наноматериал в жидкую питательную среду цианобактерий, а также применили его непосредственно к растениям. Результаты показали многообещающее увеличение скорости роста и фиксации CO2: цианобактерии, продуцирующие глицерин, продемонстрировали 2.4-кратное увеличение скорости фиксации CO2, сопровождавшееся 2.2-кратным всплеском продукции глицерина. Между тем, биомасса модельного растения Arabidopsis увеличилась в 1.8 раза.
Исследование описывает дополнительные преимущества этого материала, подчеркивая его низкую стоимость производства и высокую биосовместимость, что предполагает, что он может играть важную роль в будущих сельскохозяйственных практиках, а также в процессах биопроизводства на солнечной энергии. Первоначальные эксперименты также показали его эффективность в содействии росту различных растений, включая ряску, арахис, кукурузу и соевые бобы.
Двигаясь вперед, исследовательская группа выразила намерение провести дальнейшие полевые эксперименты для подтверждения потенциала углеродных квантовых точек в реальных сельскохозяйственных сценариях. Эта разработка может предложить многообещающее направление для повышения урожайности сельскохозяйственных культур, одновременно решая некоторые проблемы, связанные с устойчивостью сельского хозяйства.
