En gruppe forskere fra Free University of Bolzano har «konstruert» planter ved å utstyre dem med nanopartikler (dvs. partikler med en størrelse mellom 1 og 100 nanometer) av en syntetisk polymer, i stand til å øke deres evne til å absorbere sollys og fotosyntetisere: resultatene ble beskrevet i studien Konjugerte polymernanopartikler som øker vekst og fotosyntese i biohybride planterpublisert i tidsskriftet Materials Horizons. Disse plantene, definert «biohybrid», takket være økningen i fotosyntesekraft, er de også i stand til å absorbere opptil 11 % mer karbondioksid (CO2) fra atmosfæren, sammenlignet med ikke-hybridiserte planter. Et viktig aspekt er at de ikke er et resultat av genteknologi eller manipulering av deres DNA, men polymerpartiklene ble laget assimilert av planter direkte fra røttene. Eksperimentet er helt nyskapende, faktisk, for første gang ble produsert planter hybridisert med en syntetisk komponentsom er i stand til å modifisere og forbedre en biokjemisk prosess: den vil være i stand til å åpne nye grenser innen anvendt bioteknologi og i søket etter løsninger for binding av karbondioksid fra atmosfæren, hjelpe oss i kampen mot klimaendringer og produksjon av oksygen (O2).
Hvordan biohybride planter ble oppnådd: studien
I laboratoriene til Free University of Bolzano, frø av den årlige planten vanlig arab (Arabidopsis thaliana) ble spiret på petriskåler inneholdende en kulturhydrogel anriket med Poly 3-heksyltiofen nanopartikler (P3HT-NP)en polymer ikke-giftig for anlegget og miljøet, med stor kapasitet til å absorbere lys og med en absorpsjonstopp rundt 500-600 nanometer. Etter to uker ble hybridfrøplanter født som har absorberte polymer-nanopartikler gjennom røtteneog dermed fordele dem opp til bladene. Ved hjelp av spesielle instrumenter ble den fotosyntetiske aktiviteten og CO2-absorpsjonshastigheten til disse plantene og en gruppe kontrollplanter uten nanopartikler målt, noe som ga svært interessante resultater.
Egenskapene til biohybride frøplanter
Planter i petriskåler behandlet med P3HT-NPs viste en økning i skuddbiomasse med 42 % sammenlignet med de i kontrollplater uten polymer nanopartikler, og viser dermed en større vekstkapasitet enn andre planter. Videre viste biohybride vanlige arabettafrøplanter en 11 % økning i netto CO-assimileringskapasitet2.
Forskerne forklarer at nanopartikler fungerer som en slags «fotoniske antenner» inne i bladene, i stand til øke lysabsorpsjonen i et bredere spekter av bølgelengder, og genererer dermed flere elektroner inne i kloroplastene og forbedrer effektiviteten til fotosyntesen.
Bioteknologi for å støtte karbonbinding og energiproduksjon
Eksperimentet til Friuniversitetet i Bolzano er basert på allerede konsoliderte antakelser gitt at det i over 20 år har blitt arbeidet med utvikling av polymerer som er i stand til å lede elektrisk energi og på «elektronisk forbedrede» anlegg, som også demonstrert av eksistensen av EUs forskningsprosjekter. Vi vet at konsentrasjonen av CO2 i atmosfæren har nådd rekordnivåer og karbonbindingdvs. prosessen med å fange og lagre CO2 atmosfærisk, må favoriseres med enhver strategi: fra skogplantingsinngrep, til reduksjon av utslipp, til bruk av bioteknologi. Samtidig jobber forskning med å effektivisere fornybar energi og redusere avhengigheten av fossilt brensel.
På dette området eksperimenterer ulike forskningsgrupper rundt om i verden med teknologiske anvendelser basert på bruk av fotosyntetiske organismer å utvikle biohybridsystemer. Der klorofyll fotosyntese det er faktisk i sentrum for vitenskapsmenns og forskeres oppmerksomhet nettopp fordi, takket være denne biokjemiske prosessen, er planter, alger og bakterier i stand til å transformere solenergi til kjemisk energi og på samme tid, de binder atmosfærisk karbon (CO2), som representerer en viktig fremtidig alliert for å redusere karbondioksidkonsentrasjoner i atmosfæren.
