Research press release


Nature Materials

Bionic plants


Michael Stranoたちは、植物抽出物と生きた葉の両方において、カーボンナノチューブやセリア(希土類金属セリウムの酸化物)含有ポリマーナノ粒子が葉緑体内に侵入した後その場に残留し、光合成活性を増強することを示している。研究者たちは、こうした増強が起こる原因として、ナノ粒子が捕捉光のスペクトルを広げ、ラジカル酸素種(光合成システムにダメージを与えうる)を除去する植物本来のプロセスを促す可能性を指摘している。さらに、ナノ粒子によって、生きた葉が汚染物質である一酸化窒素の存在を検出するなど、通常とは異なる機能を発揮することを実証している。

The photosynthetic activity of plants can be enhanced by delivering synthetic nanoparticles that spontaneously infiltrate into chloroplasts - organelles in plant cells that house the photosynthetic system - reports a study published online in Nature Materials. Using nanoparticles to both enhance the native functions of living plants and impart them with non-native functions opens up the possibility of creating synthetic materials that grow and repair themselves using sunlight, water and carbon dioxide.

Michael Strano and colleagues show that, both in plant extracts and living leaves, carbon nanotubes and polymer nanoparticles containing ceria - a rare-earth metal oxide - can pierce and localize within the chloroplasts, enhancing their photosynthetic activity. The researchers show that the enhancement occurs because the nanoparticles broaden the spectrum of captured light and may enhance the plants’ natural process of removing radical oxygen species, which can damage the photosynthetic system. Moreover, they also demonstrate that the nanoparticles can enable living leaves to perform unnatural functions, such as detecting the presence of the pollutant nitric oxide.

doi: 10.1038/nmat3890

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