[发明专利]使用金属纳米粒子的植物培养方法以及其实施用的营养培养基

说明书

本发明涉及植物培养中的生物和纳米技术领域，可用于生产高质量的农作物种植材料，用于实施生物技术研究，从而改善农产品的质量。本发明能用于气雾栽培法和水培法，还能用于在长期太空飞行条件下为宇航员创造生命维持系统。所提出的植物培养方法包括在无菌琼脂营养培养基上使种子发芽并随后培养植物，该营养培养基含有一组植物生长必需的有机和无机成分，包括：铁、锌和铜，其中铁、锌或铜或其组合为电中性金属的纳米粒子形式。此外，所述营养培养基可以包括壳聚糖。本发明能够改善种子发芽并提高植物的生理和形态指标，例如根长度和根活性、叶片的叶绿素含量、发芽长度和绿色部分生物量产率。

技术领域

本发明涉及植物培养中的生物和纳米技术领域，可用于生产高品质的农作物种植材料，以指导生物技术研究，从而改善农产品的质量。本发明能用于气雾栽培法和水培法，还能用于在长期太空飞行条件下为宇航员创造生命维持系统。

背景技术

纳米材料应用为植物保护剂和肥料有助于提高植物对不利天气条件和疾病的抵抗力，提高农作物的产量和质量。纳米技术制剂(例如，NanoGro、GreenLift、AgBion等)是已知的，但对于新制剂的开发领域以及利用纳米技术提高农产品生产效率的方法的研究还在继续。在综述文章中特别总结了该领域的最新进展(Azamal,Husen Khwaja SalahuddinSiddiqi.Phytosynthesis of nanoparticles:concept,controversy andapplication,Nanoscale Res.Lett.,2014,V.9,№1,p.229；L.R.Khot et al.Applications of nanomaterials in agricultural production and crop protection:A review,Crop Protection,V.35,May 2012,p.64)。

在申请WO2013121244A1(2013年08月22日公开)中描述了被具有微营养添加剂或它们前体的物质涂覆的金属纳米粒子(NP)形式的纳米肥料。根据该发明，广泛物质中的至少一种成分(包括碳化合物、磷、氮、硼以及植物的营养和发育所必要的其它元素；还包括盐、螯合物和金属氧化物或其它化合物)能够用作涂层。在该技术方案中，金属纳米粒子(例如贵金属、铁、铜等)用作微肥进入植物组织和细胞的“运载工具”，但无法估计其自身作为营养成分的独立作用。

已描述了种子的处理方法(UA 33863，2008年07月10日公开)和谷物与蔬菜作物的培养方法(UA 92875，2010年12月10日公开，和UA 92876，2010年12月10日公开)包括：使用生物微量元素(锌、锰、铁、铜、钼、钴)的纳米粒子共混物与化学药品(已知其生物学作用)组合的胶体溶液。与之前的情况类似，在这些技术方案中，还未发现纳米粒子作为营养成分的单独作用。此外，其引入到有机产品组合物中可能会造成环境压力，并对该产品的质量产生不利影响。

通常，已知的纳米制剂旨在刺激植物在开放与受保护土壤中的生长。同时，现代生物技术的发展与利用人工培养基(media)(具有植物适当生长和发育必需的平衡营养成分)种植植物和培养组织培养物是密不可分的。

随着对克隆植物的快速繁殖和在植物常见条件形式下大量生产硬繁殖(hardpropagated)植物后代的需要，以及随着对种植材料品质的现代需求(需要对其进行改进和测试)，使生物技术的广泛使用与对珍贵物种收集物的创造和维护有关。

此外，在自发生命维持系统(例如，用于长期太空飞行)的开发中，人工营养培养基的使用是非常重要的。

假设所有这些任务的解决方案使用了先进技术，改进植物栽培技术以获得不含病毒、真菌和细菌疾病、螨虫和线虫的植物材料。