در مقاله‌ای که به تازگی در مجله ACS Nano منتشر شده است، محققان در مورد کاربرد نقاط کربنی برای افزایش فراهمی زیستی نیتروژن در رشد سویا و کیفیت تغذیه تحت تنش خشکی بحث کردند. به نظر می‌رسد که نقاط کربنی باعث افزایش فراهمی زیستی نیتروژن در محصولات سویا می‌شود.
راهکاری که کشت سویا در شرایط خشکسالی را امکان‌پذیر می‌کند
توسعه کود نیتروژن به طور قابل توجهی بازده محصولات را افزایش داده است که منجر به افزایش قابل توجه تولید کشاورزی و اولین “انقلاب سبز” کشاورزی شده است. فراهمی زیستی کودهای نیتروژن کمتر از ۵۰٪ است. از این رو افزایش سرمایه گذاری روی کود منجر به افزایش دائمی در تولید محصول نمی‌شود. در این میان، استفاده بیش از حد از کودهای نیتروژنی مشکلات زیست‌محیطی دیگری را به همراه داشته است. برای دستیابی به کشاورزی پایدار، افزایش فراهمی زیستی نیتروژن و کاهش اثرات مضر آن بر اکوسیستم در سراسر جهان بسیار مهم است.
سالانه حدود ۳۶۶ میلیون تن سویا در مقیاس جهانی تولید می‌شود. برای افزایش توانایی سویا در مقاومت در برابر خشکسالی و حفظ ارزش غذایی خود، مصرف نیتروژن باید افزایش یابد. علیرغم اینکه بهبود کشاورزی با فناوری نانو تقریبا جدید است، اما حوزه ای با چشم‌انداز امیدوارکننده است.
اگر بتوان تعاملات اساسی بین گیاهان و نانومواد مهندسی شده (ENM) را به‌طور کامل درک کرد، آینده کشاورزی با فناوری نانو روشن‌تر به نظر می‌رسد. با تقویت امنیت غذایی جهانی، نانوفناوری کشاورزی می‌تواند به نفع عموم مردم باشد.
نقاط کربن به دلیل اندازه کوچک، سمیت کم، کیفیت نوری خوب و منابع ارزان قیمت، گزینه‌ای مناسب برای توسعه کشاورزی هستند. بررسی‌ها هم نشان می‌دهد که استفاده از این نانومواد نتایج امیدوارکننده‌ای را در کشاورزی داشته است. با این حال، هنوز سوالاتی در مورد اینکه آیا نقاط کربن می‌توانند توانایی دانه‌های سویا در مقاومت در برابر خشکسالی را با افزایش فراهمی زیستی نیتروژن افزایش دهند، وجود دارد. تحقیقات قبلی نشان داد که غلظت‌های پایین ENMs کربن می‌تواند بر تثبیت نیتروژن در حبوبات تأثیر بگذارد.
در این مطالعه، نویسندگان از طریق استفاده از نقاط کربن (۵ میلی گرم در کیلوگرم) در خاک، فراهمی زیستی نیتروژن را افزایش دادند، که به رشد سویا کمک کرد و مغذی‌تر شد و زیان‌های اقتصادی ناشی از تنش خشکی را کاهش داد. استفاده از نقاط کربن در خاک، ظرفیت گره‌ها را برای تثبیت نیتروژن، کنترل فعالیت‌های ریزوسفر، و در نهایت افزایش جذب نیتروژن و آب توسط سویای تحت تنش خشکی بهبود بخشید. کاربرد نقاط کربن تحت تنش خشکی باعث افزایش فعالیت نیتروژناز سویا به میزان ۸٫۶ درصد نسبت به نمونه شاهد و افزایش محتوای نیتروژن در اندام هوایی و ریشه سویا به ترتیب ۱۸٫۵ و ۱۴٫۸ درصد شد.
این تیم آزادسازی نیتروژن از خاک را با تشویق تولید ریشه از طریق نقاط کربنی در خاک و با کنترل فعالیت جوامع میکروبی مفید نشان دادند. علاوه بر این، بیان ژن‌های GmNRT، GmLB، GmAMT و GmAQP در ریشه‌ها به ترتیب ۱٫۲، ۲٫۷، ۱٫۸ و ۲٫۳ برابر در مقایسه با نمونه شاهد افزایش یافت که نشان‌دهنده بهبود انتقال نیتروژن و جذب آب بود. علاوه بر این، به دلیل افزایش فراهمی زیستی نیتروژن، اسیدهای چرب، پروتئین‌ها و اسیدهای آمینه موجود در دانه سویا به ترتیب ۶٫۹٪، ۳٫۴٪ و ۱۷٫۳٪ بهبود یافتند.
پژوهشگران معتقدند که نقاط کربنی در خاک می‌تواند توانایی سویا را برای مقاومت در برابر خشکی و جذب نیتروژن افزایش دهد.
