University of Kerbala
أ.د قيس حسين السماك
غفران حبيب عمران
كلية التربية للعلوم الصرفة- قسم علوم الحياة
تعرف الأنابيب النانوية الكاربونية (CNT) على أنها شُعيرات من الكاربون النانوي ذات شكل شبكي قرصي تشبه خلية النحل، وتُقَدَّر نسبة طول الأنابيب الكاربونية النانوية الى قطرها 000,000,1:132 (1).
إن الارتفاع السريع في الاهتمام بالأنابيب النانوية الكاربونية (CNT) في العقد الماضي قد أدى الى جعله عضواً ضرورياً في عائلة المواد النانوية بسبب الخصائص الفيزيائية والكيميائية المميزة، إذ تُستخدم أنابيب الكاربون النانوية على نطاق واسع في عدد من التطبيقات العلمية مثل علوم النبات ( 2) . كما أن المواد النانوية أصبحت معروفة بشكل واسع , واستخداماتها في الزراعة بدأت بالانتشار فهي وسيلة لرفع مقاومة النباتات لظروف النمو غير قياسية، والتي يتجه إليها كوكب الأرض بشكل عام بسبب قِلة المياه والملوحة والحرارة العالية. وكذلك التقليل من استخدام الأسمدة العضوية والكيميائية أثناء فترة الزراعة وغيرها . أي تزيد من دفاعات النبات وحتى في مقاومة ارتفاع درجات الحرارة , حيث يتمْ امتصاص الأشعة المفيدة فقط . وإنَّ استخدام هذه التقنية يُقلل من تكاليف الإنتاج الزراعي ليس للنباتات الطبية فقط موضوع البحث وإنما للنباتات بشكل عام . تُستخدم تقانة النانو تكنولوجي في المجال الزراعي في تكنولوجيا الأغذية ، تحسين المحاصيل ، تكنولوجيا البذور، الزراعة الدقيقة ، الأسمدة النانوية لتغذية متوازنة للمحاصيل و تشخيص الأمراض النباتية ,( 3).تتمتع الأنابيب النانوية الكاربونية بإمكانيات هائلة لتطبيقها كنُظُمْ توصيل موجهة لمبيدات الآفات والأسمدة والمركبات الكيميائية الأخرى , هناك العديد من الدراسات حول التأثيرات المختلفة للأنابيب النانوية الكاربونية في خلايا الثدييات ، لكن لسوء الحظ رُكِز القليل من الاهتمام على تأثير الأنابيب النانوية الكاربونية في العلوم الزراعية (4). من الواضح أن الأنابيب النانوية الكاربونية لا تعمل فقط كقنوات جزيئية لإمتصاص الماء , ولكنها أيضًا قادرة على تعزيز التعبير الجيني لقناة الماء ونشاط الـ (aquaporins) (عبارة عن قنوات غشائية تُسهِّل نقل الماء والجزيئات المتعادلة عبر الأغشية البيولوجية تحت ظروف الإجهاد (5 )., تمَّ تقديم أدلة على أن (MWCNTs ) حَسَّنت نمو شتلات الشعير في كل من الظروف المُجهدة بالملح وغير المُجهدة حيث أوضحت أيضا ً أن (MWCNTs ) بعد ربطها بسطح الجذر أو جزء داخلي من الجذر يُمكن أن تعزز نمو خلايا (الميزوفيل) والعمل الشَعري لإمتصاص الماء مما يؤدي الى نمو أسرع في النباتات 6)) . وبما أن النباتات جزء لا يتجزأ من النُظم البيئية لذلك تفاعلهم مع الـ (CNT) أمرٌ لا مفر منه . في الآونة الأخيرة وُجِد أن الأنابيب النانوية الكاربونية في التربة يمكن أن تؤثِّر في أداء النباتات ,(7) و( 8) . يتوفر عدد قليل من الأبحاث حول التفاعلات بين الانابيب النانوية الكاربونية والمحاصيل تحت ظروف قاسية مثل الإجهاد الملحي ,عموماً يجب اكتشاف التأثيرات المُحتَملة لـها في التربة و في نمو المحاصيل تحت الإجهاد اللاأحيائي (9) و (10) . تَعُدْ تقنية النانو مرشحا ًواعداً للزراعة المُستدامة ، والتي من المتوقع أن تحوِّل الزراعة التقليدية الى زراعة دقيقة , الزراعة الدقيقة هي استراتيجية متوازنة لزيادة المحاصيل الزراعية من خلال مُراقبة المتغيرات البيئية وتنفيذ إجراءات مضبوطة بدقة استجابة لكل حالة بيئية , ( 11 ) .
References :
⦁ Roy, A., and Sreejith, C. (2017). Effect of Multi-Walled Carbon Nanotubes on Automotive and Aerospace Applications—Case Study. Int. J. Emerg. Trends Sci. Technol, 5, 5102–5113.
⦁ Teradal, N. L., and Jelinek, R. (2017). Carbon nanomaterials in biological studies and biomedicine. Advanced Healthcare Materials, 6(17), 1700574.
⦁ Al-Juthery, H. W. A., Lahmod, N. R., and Al-Taee, R. A. H. G. (2021). Intelligent, nano-fertilizers: a new technology for improvement nutrient use efficiency (article review). IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 735(1), 12086.
⦁ Onyancha, R. B., Aigbe, U. O., Ukhurebor, K. E., and Muchiri, P. W. (2021). Facile synthesis and applications of carbon nanotubes in heavy-metal remediation and biomedical fields: a comprehensive review. Journal of Molecular Structure, 1238, 130462.
⦁ Khodakovskaya, M., Dervishi, E., Mahmood, M., Xu, Y., Li, Z., Watanabe, F., and Biris, A. S. (2009). Carbon nanotubes are able to penetrate plant seed coat and dramatically affect seed germination and plant growth. ACS Nano, 3(10), 3221–3227
⦁ Yuan, C., Feng, S., Huo, Z., and Ji, Q. (2019). Effects of deficit irrigation with saline water on soil water-salt distribution and water use efficiency of maize for seed production in arid Northwest China. Agricultural Water Management, 212, 424–432.
⦁ Grillo, R., Pereira, A. E. S., Nishisaka, C. S., De Lima, R., Oehlke, K., Greiner, R., and Fraceto, L. F. (2014). Chitosan/tripolyphosphate nanoparticles loaded with paraquat herbicide: an environmentally safer alternative for weed control. Journal of Hazardous Materials, 278, 163–171
⦁ Yuan, J.-H., Xu, R.-K., Qian, W., and Wang, R.-H. (2011). Comparison of the ameliorating effects on an acidic ultisol between four crop straws and their biochars. Journal of Soils and Sediments, 11, 741–750.
⦁ Asante, A. D., Martins, N., Otim, M. E., and Dewdney, J. (2014). Retaining doctors in rural Timor-Leste: a critical appraisal of the opportunities and challenges. Bulletin of the World Health Organization, 92, 277–282.
⦁ Hatami Liu, C.-H., Clark, G., Fryett, T., Wu, S., Zheng, J., Fariba, Xu, X., and Majumdar, A. (2017). Nanocavity integrated van der Waals heterostructure light-emitting tunneling diode. Nano Letters, 17(1), 200–205.
⦁ Chen, H., and Yada, R. (2011). Nanotechnologies in agriculture: new tools for sustainable development. Trends in Food Science and Technology, 22(11), 585–594.
