گیاهان به طور معمول روزهای طولانی و گرمی را تحمل می کنند تا میوه و سبزیجات مورد نظر خود را تولید کنند. اشعه ماوراء بنفش خورشید ورودی (UV) می تواند برای آسیب رساندن به برخی از محصولات زراعی به اندازه کافی شدید باشد. چنین گیاهانی ممکن است که از یک ضد آفتاب داخلی استفاده کنند.
خانواده ای از نانوذرات معروف به چارچوب های فلزی-آلی یا MOF می توانند تابش مضر UV را جذب کنند. جوزف ریچاردسون مهندس نانو است. او در ملبورن در مرکز تحقیقات عالی استرالیا در علوم و فناوری های زیست نانو کار می کند. او می دانست ، برخی از MOF می توانند اشعه ماوراء بنفش را به طول موج های دیگر تبدیل کنند – مواردی که گیاهان می توانند از آنها برای فتوسنتز استفاده کنند. این فرایندی است که گیاهان از طریق نور مواد غذایی تولید می کنند.
از نظر تئوری ، او می تواند MOF ها را به گیاهان تغذیه کند. مشکل اینجاست که MOF برای ریشه گیاه بسیار بزرگ است. و قطع کردن گیاهان برای بارگذاری آنها با نانوذرات به ساقه آنها آسیب می رساند. بنابراین این گزینه ای درست نبود.
درعوض او یک تیم تحقیقاتی را هدایت کرد که در تلاش هستند تا توده های بلوک های MOF را بسازند.
پرورش گیاه در فضا
هدف آنها: کمک به گیاهان برای ساختن MOF های خود است. اگر آن ها MOF ها را بتوانند با اشعه ماوراء بنفش آسیب دیده ضبط کنند ، ممکن است به گیاهان برای زنده ماندن در آب و هوای سخت تر ، هم در زمین و هم در فضا کمک کنند.
همه چیز از زمانی شروع شد که ریچاردسون متوجه شد که پوسته های ساختمانی که برای ساختن MOF استفاده می شود ، واقعاً کوچک هستند. آنها به قدری كوچك هستند كه ریشه های گیاه می تواند آنها را از بین ببرد. او راهی را برای ایجاد این پوسته های ساختمانی را در داخل گیاه کشف کرد.
با توجه به این موضوع ، تیم وی مواد اولیه ، اتم های فلزی و ترکیبات کربن ویژه ، را در آب حل کرد. سپس قلمه های گیاه را درون این محلول قرار دادند.
دانشمندان این MOF ها را طراحی کردند تا فلورسانس شوند. آنها هنگام تابش با نور اشعه ماوراء بنفش از نور سبز شدید ساطع می شوند. این امر به گیاهان ساخته شده از MOF ها کمک می کند. تحت تابش اشعه ماوراء بنفش کل گیاهان فلورسانس می شوند. ریچاردسون می گوید ، این نشان داد كه “MOF در ریشه ها ، ساقه ها ، برگها و سایر قسمت های گیاهان ایجاد می شود.”
گیاهان با تکنولوژی بالا برای شرایط سخت
سوال بزرگتر این بود که آیا این روش ابتکاری برای کاشت گیاه با MOF به عنوان یک ضد آفتاب عمل می کند یا خیر. برای این آزمایش ، آنها دو گونه گیاهی را با MOF پوشاندند. سپس گیاهان را به مدت سه ساعت در معرض نور ماوراء بنفش قرار دادند. در مقایسه با گیاه های بدون پوشش ، کمتر پژمرده شده بودند. ویلتینگ یکی از شاخص های آسیب گیاهان را افت و آب در اثر گرمای خورشید میداند.
ریچاردسون می گوید ، یافته های جدید ممکن است چشم انداز توانایی رشد محصولات غذایی در فضا را تقویت کند. (این احتمالاً برای ماموریت های طولانی مدت انسان ضروری خواهد بود.) به عنوان مثال اشعه ماوراء بنفش خورشید سطح مریخ را بمباران می کند. اما مریخ فاقد فضای ضخیم و محافظ برای فیلتر کردن مقادیر خطرناک اشعه ماوراء بنفش همچون زمین است. بنابراین هر گیاه در آنجا احتمالاً منقبض می شود و می میرد.
با این حال ، گیاهان حامل MOF باید قادر به مقاومت در برابر حمله UV باشند. در حقیقت ، آنها باید بتوانند از MOF برای تغییر طول موج های سبک استفاده کنند – هم برای تهیه مواد غذایی بیشتر و هم برای محافظت از گیاهان.
سوال بزرگ دیگر مربوط به ایمنی در خوردن گیاهان غنی از MOF است. ریچاردسون می گوید: “MOF ها بسته به نوع فلزی که در اطراف ساخته می شوند ، برای انسان سمی هستند.” “اما آنهایی که ما مورد استفاده قرار داده ایم ثابت شده که در آزمایشگاه ها برای سلول های انسانی ، مخمر و باکتریها غیر سمی هستند.” ریچاردسون همچنین این واقعیت را تأکید کرد که بسیاری از آزمایشگاه ها در سرتاسر جهان به دنبال ابعاد MOF به عنوان ابزاری برای تهیه دارو در انسان هستند.
ج. مایکل مک گورک بیشتر نگران دوام طولانی مدت MOF است… وی توضیح می دهد: “بسیاری از MOF ها با گذشت زمان تجزیه می شوند و ساختار و ویژگی های منحصر به فرد خود را از دست می دهند.” از آنجا که آب برای رشد گیاه بسیار حیاتی است ، تجزیه MOF می تواند خطری برای تولید محصول باشد.
با این وجود ، ریچاردسون امیدوار است که گیاهانی که با MOF ها جاسازی شده روزی به تغذیه مردم ایستگاه های فضایی از جمله فضا کمک کنند. وی می گوید: “گیاهانی که ما میخواهیم بسازیم ، گیاهانی هستند که می توانند در برابر محیط های شدید و با اشعه ماوراء بنفش مقاومت کنند – مطمئناً امیدوار کننده هستند.”
ریچاردسون کارهای تیم خود را در نشستی در ماه آوریل از انجمن شیمیایی آمریکا در اورلاندو ، ارائه داد.
منبع : sciencenewsforstudents
