Экологичная синтез и характеристика наночастиц хитоозана с медью (CuChNPs) и оценка комбинированного эффекта наночастиц и бисмертиазола против бактериального некроза листьев риса

Почему важно фермерам, выращивающим рис

Бактериальный некроз листьев — разрушительное заболевание риса, которое может уничтожить до половины урожая, угрожая как средствам к существованию фермеров, так и продовольственным запасам. В то же время многие химические пестициды, применяемые для его контроля, вредят экосистемам и со временем теряют эффективность из‑за развития устойчивости у бактерий. В этом исследовании изучается более щадящий подход: крошечные медные частицы, заключённые в натуральный биополимер, в сочетании с уменьшенной дозой существующего бактерицидного средства, чтобы защищать рис и при этом сокращать химическую нагрузку.

Маленькие помощники из натурального сырья

Исследователи синтезировали медные хитоозановые наночастицы по «зелёному» рецепту. Хитоозан — биоразлагаемый материал, получаемый из панцирей креветок и других морских животных; команда использовала экстракт листьев нимы, дерева, давно ценимого в традиционной медицине, чтобы направлять и стабилизировать реакцию. Источником металла служили соли меди. При смешивании под контролируемым нагревом и кислотностью с хитоозаном, витамином C и экстрактом нимы раствор изменял цвет от бледно‑голубого до кирпично‑коричневого — визуальный признак образования наномасштабных медных частиц, равномерно взвешенных в воде.

Проверка формы, размера и стабильности

Чтобы подтвердить состав полученного материала, команда применила набор физических методов. Измерения светопоглощения показали характерный пик, типичный для медных частиц, а рентгеновская дифракция выявила, что медные ядра кристаллические и прочно встроены в хитоозановую матрицу. Съёмка на электронных микроскопах показала преимущественно сферические частицы диаметром примерно одна десятая микрометра, а измерения поверхностного заряда указали на то, что частицы стабильны в жидкости и не склонны к слипанию. Химический анализ подтвердил, что медь, хитоозан и растительные соединения нимы все внесли вклад в окончательную структуру, что влияет на высвобождение меди и прилипание частиц к биологическим поверхностям.

От чашек Петри до горшков и полей

Следующим шагом было выяснить, способны ли эти наночастицы действительно замедлять бактерию, вызывающую некроз листьев риса, Xanthomonas oryzae pv. oryzae. В тестах на чашках Петри медные хитоозановые частицы существенно подавляли рост бактерий и сохраняли активность почти в течение месяца, показывая лучшие результаты, чем соли меди, хитоозан или экстракт нимы по отдельности. Затем исследователи перешли к испытаниям в горшках в защищённой сеткой теплице, опрыскивая растения либо только наночастицами, либо смесями, комбинирующими их с уменьшенными дозами бисмертиазола в нескольких соотношениях. У всех обработанных растений длина поражённых участков листьев была меньше, чем у инфицированных контрольных без лечения. Лучшей оказалась смесь с умеренной дозой бисмертиазола плюс наночастицы в соотношении 6:4 с водой, которая за три недели сократила тяжесть болезни примерно вдвое или более.

Поведение в поле и перспективы для фермеров

Критично, что те же комбинации протестировали в реальных полевых условиях на восприимчивом сорте риса. И снова опрыскивания наночастицами в сочетании с бисмертиазолом превзошли стандартные обработки и необработанные участки. Лучшая смесь снизила уровень болезни примерно на 55–60 процентов по сравнению с инфицированными контролями, причём сам по себе спрей с наночастицами также обеспечивал заметную защиту. Поскольку новые смеси использовали меньшие дозы химических веществ при высокой эффективности, они могут помочь фермерам сохранять урожайность при меньшем общем расходе действующего вещества. Это, в свою очередь, может замедлить развитие устойчивости у бактерий и уменьшить вред нетаргетным организмам и почвам.

Что это значит для более безопасной защиты риса

Для неспециалистов главный вывод таков: можно применить нанотехнологии способом, который работает совместно с природными материалами, а не против окружающей среды. Упаковав медь в биоразлагаемую оболочку и сочетая её с уменьшенной дозой уже существующего продукта, исследование демонстрирует путь к контролю болезней риса, который одновременно эффективен и потенциально менее опасен. Прежде чем такие препараты станут широко применяться, учёным ещё предстоит провести испытания долгосрочной безопасности, стабильности при хранении и эффективности в разных регионах и сезонах. Но полученные результаты указывают, что грамотно спроектированные наносредства могут помочь фермерам защищать рис от бактериального некроза, полагаясь меньше на тяжёлые и частые химические обработки.

Цитирование: Akter, R., Rahman, L., Kayess, O. et al. Ecofriendly synthesis and characterization of copper chitosan nanoparticles (CuChNPs) and assessing combined effect of nanoparticles and bismerthiozol against bacterial leaf blight of rice. Sci Rep 16, 15537 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44356-0

Ключевые слова: бактериальный некроз листьев риса, медные хитоозановые наночастицы, нанотехнологии в сельском хозяйстве, экологичные пестициды, синергия с бисмертиазолом