Nano bạc kháng nấm Furarium Oxysporum gây héo Cà chua

Bệnh héo Fusarium trên cây giống cà chua có tầm quan trọng kinh tế lớn trên toàn thế giới do những thiệt hại đáng kể mà nó gây ra trong vụ mùa. Những tiến bộ trong công nghệ nano cung cấp các giải pháp thay thế có thể được áp dụng để kiểm soát mầm bệnh. Hạt nano bạc (AgNP) ổn định bằng chitosan (Cs) hiện đang được sử dụng rộng rãi để kiểm soát mầm bệnh thực vật. Mục tiêu của cuộc điều tra này là xác định ảnh hưởng của việc áp dụng các nano Ag-Cs đối với khả năng chống chịu của cây cà chua và kiểm soát bệnh héo rũ do nấm Fusarium oxysporum gây ra.. Kết quả cho thấy việc áp dụng nano không cho thấy tác động tiêu cực đến sự phát triển sinh dưỡng bình thường của cây con cà chua (lên đến 2000 ppm). Cấu trúc nano có hiệu quả đáng kể trong việc ức chế sự phát triển của sợi nấm lên đến hơn 70% và ngoài ra, việc xử lý còn có hiệu quả để giảm mức độ nghiêm trọng của bệnh ở cây con được cấy Fusarium oxysporum sau 14 ngày sau khi cấy.

GIỚI THIỆU

Kiểm soát dịch bệnh thực vật là khía cạnh thách thức nhất của sản xuất cây trồng. Trong những năm gần đây, tình trạng kháng thuốc trừ sâu hiện có trên thị trường đã gia tăng và trở thành một vấn đề nghiêm trọng (Chattopadhyay và cộng sự , 2017 ; Goffeau, 2008). Trong số các vi sinh vật liên quan đến bệnh thực vật, nấm gây ra tỷ lệ cao hơn trong các hệ thống nông nghiệp. Bệnh héo Fusarium là một hội chứng héo do mạch gây tử vong ở thực vật thuộc họ Solanaceae (Omar & Ahmed, 2014 ).

Nấm F. oxysporum bao gồm hơn 120 chủng hoặc dạng đặc biệt đã biết, mỗi chủng đặc trưng cho một cây ký chủ duy nhất mà nó gây bệnh. Fusarium oxysporum f. sp. Lycopersici gây héo trên cà chua. Bệnh héo Fusarium là một bệnh phá hoại cà chua ở một số quốc gia trên thế giới, và được người sản xuất rất quan tâm do sản lượng mất nhiều, nấm tồn tại kéo dài trong đất và phát sinh các chủng kháng thuốc. Bệnh có thể được giảm bớt ở một mức độ nào đó khi sử dụng các giống cây trồng kháng thuốc và hóa chất. Tuy nhiên, sự phát triển thành các chủng gây bệnh mới là một vấn đề liên tục, và việc sử dụng các sản phẩm hóa học là tốn kém và không phải lúc nào cũng hiệu quả (Amini & Sidovich, 2010; Malandrakis và cộng sự, 2018 ). Do đó, cơ chế kiểm soát đối với loại bệnh này, không gây hại cho cây trồng cũng như môi trường, là mối quan tâm lớn của các nhà nghiên cứu làm việc trong lĩnh vực quản lý dịch bệnh.

Do đó, việc tìm kiếm các biện pháp kiểm soát dịch bệnh thay thế an toàn cho môi trường là điều cần thiết ngay lập tức. Trong những năm gần đây, việc sử dụng vật liệu nano ngày càng được mở rộng và được coi là một giải pháp thay thế để kiểm soát mầm bệnh thực vật. Một số hạt nano kim loại đã được nghiên cứu và thử nghiệm về đặc tính chống nấm của chúng ( Al-Huqail và cộng sự , 2018 ; Janaki và cộng sự , 2015 ; Medda và cộng sự , 2015 ; Shaikh và cộng sự , 2019 ). Một số nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của AgNP chống lại các vi sinh vật gây bệnh thực vật. Jo và cộng sự. (2009)đã chứng minh rằng AgNP có hiệu quả trong việc làm giảm sự phát triển của nấm Bipolaris sorokiniana và Magnaporthe grisea trong ống nghiệm và giảm mức độ nghiêm trọng của bệnh trên cây bằng cách áp dụng vật liệu nano 3 giờ sau khi cấy với bào tử, nhưng hiệu quả của chúng giảm đáng kể khi được áp dụng sau 24 giờ sự cấy ghép. Tương tự như vậy, nano bạc có hiệu quả chống lại các phytopathogens khác nhau như Alternaria, Botrytis cinerea , F. oxysporum và Pythium spinosum ( Kim và cộng sự , 2012 ). Mishra và cộng sự. (2017) cho thấy hoạt tính kháng nấm của AgNPs chống lại các phytopathogens từ lá và đất. Tác động ức chế của các nồng độ bạc khác nhau (2, 4, 10 μg/mL) lên sự nảy mầm của bào tử đã được ghi nhận trong điều kiện in vitro . Trong một nghiên cứu khác, Karimi và Sadeghi (2019) đã phân lập 3 phytopathogens khác nhau ( Alternaria Alternata , Alternaria citri và Penicillium digitatum ) từ các mẫu cam quýt. Thử nghiệm in vitro được thực hiện trên môi trường PDA được xử lý với 50, 100 và 150 ppm hạt nano bạc và hai loại thuốc diệt nấm thông thường. Kết quả cho thấy Ag-NPs cho thấy hoạt tính kháng nấm mạnh hơn đối với các loại nấm cô lập mà các loại thuốc diệt nấm thông thường.

Tuy nhiên, các tác giả này đã không đánh giá các hạt nano in vivo . Trong tài liệu có rất nhiều thông tin về tác dụng chống nấm của AgNP, tuy nhiên, còn thiếu thông tin về tác dụng đối với cây trồng và sự phát triển của bệnh ở cấp độ đồng ruộng, cũng như sự kết hợp với các tài liệu khác hoặc polyme làm cho cấu trúc nano ổn định hơn và cải thiện các đặc tính của nó. Do đó, tác động chống nấm của NP Ag-Cs đối với bệnh héo Fusarium ở cây con cà chua đã được khảo sát trong nghiên cứu này trong điều kiện nhà kính và in vitro.

NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

1. Vật liệu

Tất cả các thuốc thử đều thuộc loại tinh khiết phân tích và được sử dụng mà không cần tinh chế thêm. Bạc nitrat (AgNO₃), natri borohydrid và Chitosan của LMW được mua từ Sigma-Aldrich với độ tinh khiết ≥99,5%. Nấm hoang dã Fusarium oxysporum được phân lập từ các cây bị nhiễm bệnh ở Costa de Hermosillo, chủng này được cấy phụ trong thạch dextrose khoai tây (khoa học là ThermoFisher) để xác định hình thái.

2. Tổng hợp và đặc tính của các hạt nano bạc

Các hạt nano bạc phủ chitosan (Ag-CsNPs) được tổng hợp theo phương pháp do Bin Ahmad et al đề xuất. (2011) . Dung dịch chitosan được chuẩn bị bằng cách hòa tan 1,0 g chitosan trong 50 mL axit axetic. Ngay sau đó, AgNO 3 (50 mL, 0,01 M) được thêm vào huyền phù chitosan trong điều kiện khuấy liên tục trong 2 giờ. Sau đó, 20 mL NaBH 4 (0,04 M) được thêm vào AgNO3 – chitosan huyền phù, sự thay đổi màu sắc từ vàng nhạt sang nâu ngay lập tức được quan sát thấy cho thấy sự hình thành của các hạt nano. Các hạt nano được đặc trưng bằng cách đánh giá điện tích bề mặt bằng thiết bị zetaseizer (Malvern Instruments) và hình thái và kích thước được quan sát bằng kính hiển vi điện tử truyền qua.

3. Đánh giá in vitro về khả năng chống nấm của các NP Ag-Cs agaisnt Fusarium oxysporum

Tác dụng chống nấm của Ag-Cs NPs đối với nấm F. oxysporum đã được đánh giá. Để làm được điều này, các hạt nano được hòa tan ở các nồng độ khác nhau (1000, 1500 và 2000 ppm) trong môi trường PDA vô trùng ở 45 ° C và sau đó, môi trường được thêm vào đĩa Petri để đông đặc. Môi trường không bổ sung các hạt nano được coi là phương pháp xử lý đối chứng. Sau đó, F. oxysporum được cấy từ môi trường nuôi cấy 7 ngày tuổi ở tâm đĩa Petri. Chúng được ủ ở 25 ° C trong 7 ngày. Mỗi lần điều trị được thực hiện trong ba lần. Đường kính của sợi nấm phát triển trong ống nghiệm được xác định, được đo ở 48, 96 và 168 giờ sau khi bắt đầu thử nghiệm bằng cách sử dụng vernier và kết quả được biểu thị bằng cm.

4. Đánh giá VQG Ag-Cs trong sự phát triển của hạt giống cà chua

Để xác định xem các NP Ag-Cs có gây ra bất kỳ tác động độc hại nào hay không, các nồng độ khác nhau của phương pháp xử lý trên cây cà chua đã được đánh giá. Cây giống cà chua được sử dụng trong thí nghiệm này được 20 ngày tuổi sau khi nảy mầm. Trên giá thể không có hoặc có 3% mùn trùn quế, 50 mL hạt nano được áp dụng ở các nồng độ 1000, 1500 và 2000 ppm cứ 7 ngày trong 30 ngày. Người ta đo chiều cao và đường kính của cây cũng như trọng lượng khô và tươi. Mỗi lần điều trị được thực hiện trong ba lần.

5. Ảnh hưởng của NPs Ag-Cs đến sự phát triển của bệnh héo do mạch ở cây cà chua được cấy nấm Fusarium oxysporum

Thử nghiệm sinh học được phát triển bằng cách chuẩn bị huyền phù bào tử của nấm ở nồng độ 1 x 10⁷ bào tử trên mỗi mL với dung dịch glucose 30%. Sau đó, rạch một vết thương nhỏ ở cổ rễ để tạo điều kiện lây nhiễm, và cây con của 20 ngày sau khi nảy mầm được ngâm trong huyền phù bào tử trong thời gian 4 giờ. Cây con được đặt trong đĩa Petri chứa đầy Peatmost® và ủ trong buồng sinh trưởng trong 14 ngày với độ ẩm tương đối 90% ở 25 ° C. Các hạt nano được áp dụng trên đất với nồng độ 2000 ppm sau 5 ngày kể từ khi cấy. Trong thí nghiệm có kiểm soát bệnh, kiểm soát điều trị không bệnh và điều trị bằng hạt nano. Mỗi lần điều trị được thực hiện với 10 lần lặp lại.

6. Phân tích thống kê

Các thí nghiệm được thực hiện theo một thiết kế hoàn toàn ngẫu nhiên. Để xác định ảnh hưởng của phương pháp điều trị đối với các biến số đáp ứng, một phân tích phương sai của một hoặc hai tuyến được thực hiện, tùy từng trường hợp, với chỉ số tin cậy là 95%. Sự khác biệt giữa các phương pháp điều trị được so sánh bằng cách sử dụng thử nghiệm Tukey-Kramer. Sự khác biệt ở P <0,05 được coi là có ý nghĩa. Tất cả điều này bằng cách sử dụng gói thống kê NCSS 2007.

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

1. Tổng hợp và đặc tính của các hạt nano

Công nghệ nano đã tạo ra mối quan tâm lớn đối với sự phát triển của các sản phẩm nông nghiệp, vì nó là cơ hội tuyệt vời để giảm sử dụng các hóa chất nông nghiệp tổng hợp, với khả năng giảm tác động môi trường và tăng cường hấp thụ chất dinh dưỡng từ đất. Hình 1 cho thấy các ảnh hiển vi TEM của các NP được ổn định bằng chitosan và sự phân bố kích thước của các hạt nano đã được tinh chỉnh, vì hình thái và kích thước là cực kỳ quan trọng để dự đoán xem cây có thể bắt và phân phối sinh học các NP hay không. Hình ảnh TEM của mẫu cho thấy dạng hình cầu với độ đa phân tán nhỏ hơn 2%, với đường kính trung bình là 33,26 ± 6,15 nm ( Hình 1b). Có thể thấy rõ chức năng và sự ổn định của chitosan trong Hình 1a với sự khác biệt về độ tương phản.

Một số biến số, chẳng hạn như kích thước hạt, điện tích bề mặt AgNP và các đặc điểm hóa lý của đất, phần lớn chi phối tính chất hóa học, số phận và sự vận chuyển của AgNP trong hệ thống đất và do đó, khả dụng sinh học và tích lũy sinh học tuần tự của nó trong thực vật mô ( Grün và cộng sự , 2019 ). Việc lưu giữ nano bạc đã được chứng minh trong huyền phù đất có tương quan chủ yếu với hàm lượng sét của đất và các tác giả ủng hộ vai trò của quá trình dị đông tụ của nano bạc với chất keo tự nhiên để giải thích mối tương quan này ( Grün và cộng sự , 2019 ; Tolaymat và cộng sự . , 2010 ). Torrent và cộng sự. (2019) bằng chứng là khả năng trao đổi cation và độ dẫn điện là các thông số chính kiểm soát quá trình hấp phụ trong đất của nano bạc với các kích thước khác nhau (45, 75, 200 và 200 nm) và được phủ bằng các polyme có điện tích khác nhau (xitrat, polyvi-nylpyrolidon và polyetylenglycol (PEG ))

Người ta đã báo cáo rằng một số chất ổn định làm thay đổi các đặc tính bề mặt của AgNP nơi mà tính linh động của chúng có thể bị thay đổi do tương tác tĩnh điện của các loại đất khác nhau. Ví dụ, đất tích điện dương có thể ngăn cản khả năng di chuyển trên đường dài của các hạt nano bạc được đóng gói mang điện tích âm. Ngược lại, đất tích điện âm có thể làm cho AgNP di động hơn trong các loại đất như vậy. Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng Cs làm chất ổn định và điện tích bề mặt của nó được đánh giá dẫn đến tiềm năng ζ khoảng 50 (+), do sự ion hóa các nhóm amin của chuỗi polyme. Điều này thúc đẩy sự hấp thụ của đất sét để cây trồng sau này kết hợp bằng cách trao đổi cation (Thio và cộng sự , 2011).

2. Hoạt động chống nấm của các hạt nano

Hình 2 cho thấy khả năng chống nấm in vitro của các NP Ag-Cs chống lại nấm thực vật F. oxysporum. Kết quả cho thấy đường kính của khuẩn lạc nấm lớn hơn ở thời gian ủ lâu hơn, điều này đã được mong đợi vì các điều kiện lý tưởng cho sự phát triển của nấm. Sự phát triển của nấm cao nhất xảy ra ở nghiệm thức đối chứng với đường kính cuối cùng là 50 mm. Mặt khác, cấu trúc nano có hiệu quả đáng kể trong việc ức chế sự phát triển của sợi nấm, so sánh với sự phát triển của nấm không được xử lý (đối chứng) (p <0,05). Trong số các nghiệm thức, các hạt nano ở nồng độ 1000 ppm giảm được 64% sự phát triển của nấm, trong khi ở nồng độ 1500 và 2000 ppm có hiệu quả hơn (p <0,05) vì chúng có thể làm giảm sự phát triển của nấm, 70% và 74% tương ứng, không có sự khác biệt thống kê giữa chúng.

Trong nhiều thập kỷ, bạc (Ag +) đã được nghiên cứu sử dụng trong quá trình khử trùng chống lại một số vi sinh vật gây bệnh, vì nó có đặc tính thân thiện với môi trường và khả năng kháng khuẩn mạnh mẽ. Kim và cộng sự . (2012) đã đánh giá việc sử dụng nano bạc ở nồng độ 10, 25, 50 và 100 ppm chống lại 18 loại nấm phytopathogenic trên thạch khoai tây dextrose. Các tác giả đã tìm thấy tác dụng kháng nấm phụ thuộc vào liều lượng, quan sát sự ức chế 100% sự phát triển của nấm Alternaria brassicola , Cylindrocarpo Destutans , Fusarium sp , Pythium aphanidermatum và Pythium spinosum ở nồng độ cao nhất (Kim và cộng sự , 2012 ).

Trong một nghiên cứu khác, hoạt động chống nấm của nano bạc, đồng và hỗn hợp của các NP này chống lại hai loại nấm thực vật là A. Alternata và Botrytis cinerea đã được khảo sát ( Ouda, 2014 ). Trong nghiên cứu này, các hạt nano kim loại được áp dụng ở các nồng độ khác nhau, nhận thấy rằng ở 15 ppm tạo ra sự ức chế tối đa sự phát triển của sợi nấm. Ở nồng độ này, AgNP đã ức chế sự phát triển lần lượt là 59,3 và 52% của A. alterta và B. cinerea , hiệu quả hơn so với các hạt nano đồng và hỗn hợp của chúng. Người ta đã đề xuất rằng tác dụng kháng khuẩn của nano bạc là khác nhau tùy theo loài vi sinh vật.

Phương thức hoạt động chống nấm của nano bạc có thể thông qua các thay đổi về hình thái, cấu trúc và sinh lý, làm thay đổi màng tế bào, ảnh hưởng đến sợi nấm và bào tử, tạo ra các loại oxy phản ứng (ROS) gây tổn hại đến protein, lipid và axit nucleic ( Ouda, 2014 ) . Dasgupta và Ramalingam (2016) cho thấy rằng cơ chế chính của công thức nano bạc là tạo ROS và tăng tính thấm qua màng. Ngoài ra, chúng có thể có tác động bất lợi đến đường, protein, nacetyl glucosamine và lipid của dịch lọc tế bào và các thành phần thành tế bào của phytopathogens. Chúng cũng liên quan đến sự liên kết và thâm nhập vào màng tế bào để tiêu diệt bào tử, mặc dù cơ chế này chưa được biết rõ hoàn toàn (Pietrzak và cộng sự , 2015 ). Kumari và cộng sự. (2019) đã chứng minh rằng sau khi màng bị phân hủy, tế bào bị chết do mất cấu trúc màng và cân bằng thẩm thấu trong nấm được xử lý bằng AgNP; Ngoài ra, họ quan sát thấy sự sụp đổ của cân bằng nội môi oxy hóa khử, máy móc chống oxy hóa, độc lực của tế bào và tổn thương của thành và màng tế bào bằng cách phá vỡ cân bằng thẩm thấu như các cơ chế chính.

3. Đánh giá VQG Ag-Cs trong sự phát triển của hạt giống cà chua

Để đảm bảo rằng các hạt nano không có bất kỳ tác hại nào đối với cây cà chua, chúng tôi đã đánh giá ảnh hưởng của chúng, ở các nồng độ khác nhau, đến kích thước của cây theo chiều cao và đường kính của thân và trọng lượng khô của lá, thân và rễ. Ngoài ra, điều này đã được thực hiện khi không có hoặc có mặt của mùn giun đất để cải thiện sự trao đổi cation của chất nền (Berilli và cộng sự , 2018 ).

Hình 3 cho thấy kết quả về chiều cao cây cà chua sau khi tiếp xúc với NPs Ag-Cs có và không có 3% mùn. Ba liều lượng khác nhau của nghiệm thức đã được so sánh (1000, 1500 và 2000 ppm) và có thể quan sát thấy rằng chiều cao của cây đối chứng và cây được xử lý với liều lượng 1000 và 1500 ppm có và không có mùn và 2000 ppm không có mùn. không cho thấy sự khác biệt có ý nghĩa giữa chúng (p <0,05). Mặt khác, những cây con được bón nồng độ mùn cao nhất cho thấy sự phát triển mạnh hơn sau 30 ngày kể từ ngày áp dụng, thể hiện sự khác biệt đáng kể với đối chứng và phần còn lại của nghiệm thức có và không có mùn (p <0,05).

Hinh 4 cho thấy kết quả về trọng lượng khô và trọng lượng tươi của rễ, thân và lá cây cà chua sau 30 ngày kể từ ngày bón phân Ag-Cs lần đầu tiên khi có và không có mùn trùn quế. Có thể nhận thấy rằng nghiệm thức đối chứng có khối lượng khô và tươi thấp nhất trong khi có sự khác biệt đáng kể do tác dụng của các hạt nano; mặc dù không có xu hướng rõ ràng về nồng độ của các phương pháp điều trị. So sánh ảnh hưởng của mùn trùn quế, sự hiện diện của mùn giúp tăng đáng kể sinh khối cây cà chua với nồng độ ba hạt nano. Điều này có thể là do mùn giun đất cho phép xảy ra nhiều phản ứng trao đổi cation hơn và điều này cải thiện sự hấp thụ của các hạt bạc trong đất ( Anjumet al. , 2013 ; De Farias và cộng sự. , 2018 ).

Kết quả nghiên cứu của chúng tôi cho thấy chất mùn làm tăng chiều cao của cây trồng ở nồng độ bạc cao, vì nó có vai trò trong quá trình hấp thụ ion bạc của rễ, do cải thiện khả năng trao đổi cation trong đất, điều này cho phép khả năng di chuyển của các ion Ag + lớn hơn và việc giữ lại các ion này được thực hiện bởi tầng sinh quyển.

Một số nghiên cứu đã đánh giá ảnh hưởng của việc ứng dụng nano bạc đối với sự phát triển sinh dưỡng ở các loại cây trồng khác nhau. Raliya và cộng sự. (2015) đã áp dụng các hạt nano kẽm oxit và titan trên cây cà chua, tìm thấy sự khác biệt đáng kể trong quá trình phát triển sinh dưỡng với sự gia tăng 25% trong cách xử lý tốt nhất. Tương tự như vậy, AgNP-Cs (0,1% w / v) cho thấy tác dụng thúc đẩy tăng trưởng đối với sự nảy mầm của hạt đậu xanh, chiều dài cây con, trọng lượng tươi và trọng lượng khô ( Anusuya & Banu, 2016). Ngoài ra, việc xử lý làm tăng hàm lượng diệp lục và hoạt động của các enzym α, β-amylase, ascorbate peroxidase, peroxidase và catalase. Các tác giả báo cáo rằng lý do có thể cho sự gia tăng tốc độ sinh trưởng, là sự hấp thụ nhiều hơn các chất dinh dưỡng vô cơ làm tăng tốc độ phân hủy các chất hữu cơ trong quá trình quang hợp, làm tăng tốc độ quang hợp. Ngoài ra, chìa khóa để tăng tỷ lệ nảy mầm của hạt là sự xâm nhập của vật liệu nano trong hạt ( Anusuya & Banu, 2016 ).

Tuy nhiên, một số nghiên cứu báo cáo các tác dụng phụ khi áp dụng nano bạc. Song et al. (2013) nhận thấy sự giảm sinh khối của cây giống cà chua ở nồng độ thấp nhất được đánh giá. Trong một nghiên cứu khác, Lupinus termis L. cây con được tiếp xúc với 0,5 mg / L AgNP trong mười ngày, với sự giảm đáng kể các thông số tăng trưởng được quan sát thấy như nảy mầm, kéo dài rễ và trọng lượng tươi (Al-Huqail et al. , 2018). Ngoài ra, việc điều trị còn gây ra các rối loạn chuyển hóa như giảm tổng hàm lượng chất diệp lục, đường và protein. Điều này có thể là do đặc điểm của thực vật, sự giải phóng các ion độc hại, cũng như kích thước và hình dạng của các hạt kích thích căng thẳng. Tuy nhiên, ở nồng độ thấp hơn, những ảnh hưởng này không được quan sát thấy.

Tóm lại, việc sử dụng Ag-Cs NP ở ba nồng độ được đánh giá không có tác dụng gây độc sau khi bón 7 ngày một lần trong 30 ngày đối với cây con cà chua. Ngoài ra, mùn trùn quế với 3 nồng độ hạt nano có lợi cho chiều cao, đường kính thân và khối lượng khô và tươi của sinh khối cây con so với cây đối chứng, nhấn mạnh hiệu quả này ở nồng độ 2000 ppm.

4. Ảnh hưởng của NPs Ag-Cs đến sự phát triển của bệnh héo do mạch ở cây cà chua được cấy nấm Fusarium oxysporum

Các cây giống cà chua bị nhiễm F. oxysporum , quan sát thấy các triệu chứng héo và vàng sau 14 ngày kể từ ngày cấy ( Hình 5 ). Mặt khác, những cây con đối chứng mà không cần tiêm chủng và những cây con chỉ được xử lý bằng VQG Ag-Cs có số lượng lá và màu xanh sáng cao hơn so với những cây con bị nhiễm bệnh. Nhóm được điều trị bằng Ag-Cs NPs, đã giảm được mức độ nghiêm trọng của bệnh với as-pect rất giống với nhóm đối chứng, sau 5 ngày kể từ ngày cấy.

Hình 5 Cây giống cà chua sau 14 ngày trong buồng ủ ở 25 ° C. A) cây con chưa được cấy, B) cây con được cấy Fusarium oxysporum , C) cây con chưa được cấy được xử lý bằng Ags-CS NPs, D) cây con được cấy và xử lý với 2000 ppm AgNPs-CS.

Hình 6 cho thấy chiều cao và đường kính của thân cây cà chua với các phương pháp xử lý khác nhau. Sự phát triển của các cây con được xử lý Ag-Cs sau 5 ngày cấy không ảnh hưởng đến chiều cao và đường kính của thân cây (p˃0,05), vì không có sự khác biệt đáng kể nào so với cây đối chứng. Do đó, phương pháp điều trị có thể được cho là không hoạt động như một chất thúc đẩy tăng trưởng, mặc dù nó không phải là mục tiêu nghiên cứu của chúng tôi.

Hình 7 cho thấy trọng lượng khô của cây cà chua 14 ngày sau khi được cấy bằng dung dịch bào tử Fusarium oxysporum , và có thể thấy rằng có sự khác biệt đáng kể vào cuối thí nghiệm đối với việc xử lý không sử dụng Ag-Cs NP (p ˃0.05). Mặt khác, nó không cho thấy sự khác biệt về đối chứng, chứng tỏ rằng việc áp dụng các NP Ag-Cs, để kiểm soát các phytopathogens như F. oxysporum , có thể là một giải pháp thay thế để diệt trừ bệnh héo rũ ở cây cà chua và nó có thể hoạt động. như một phương pháp điều trị khắc phục.

Bảng 1 cho thấy hoạt tính của enzym catalase trong cây giống cà chua với các phương pháp xử lý khác nhau. Theo thời gian, hoạt động của catalase tăng lên theo những ngày ủ bệnh trong hầu hết các nghiệm thức. So với đối chứng, nấm F. oxysporum gây nhiễm cho cây cà chua và được xử lý bằng Ag-Cs NPs 5 ngày sau khi cấy, cho thấy hoạt tính catalase cao hơn (130%), tiếp theo là cây cà chua chỉ được cấy (128%). Các cây con đối chứng không bị nhiễm bệnh và không tiếp xúc với các hạt nano cho thấy hoạt tính catalase thấp nhất. Catalase là một enzym chống oxy hóa quan trọng trong hệ thống phòng thủ của thực vật chống lại các mầm bệnh; do đó, những kết quả này chỉ ra rằng cả việc cấy và các hạt nano đều tạo ra hệ thống bảo vệ của thực vật.

Ag-Cs NPs cho thấy hoạt tính kháng nấm đáng kể trong các thí nghiệm cấy vào thực vật và nano bạc có thể liên kết và thâm nhập trực tiếp vào màng tế bào để tiêu diệt bào tử nấm, mặc dù sự xâm nhập của AgNP vào màng tế bào vi sinh vật vẫn chưa được hiểu đầy đủ ( Ouda, 2014 ). Vì cây có diện tích tán lá lớn và có bản chất đứng yên nên chúng có xác suất tiếp xúc với nhiều loại hạt nano trong môi trường của chúng cao hơn ( Anjum và cộng sự , 2013 ). Con đường chính của thực vật tiếp xúc với các hạt nano là qua đất thông qua rửa trôi, ứng dụng trực tiếp với sự giải phóng có chủ ý hoặc từ các sản phẩm khác ( Rajput và cộng sự , 2018 ).

Rễ thực vật được coi là con đường tiếp xúc chính của thực vật với NP, có thể chứa một phần đáng kể các hạt nano tích lũy, có thể hoặc không tạo ra độc tính vật lý hoặc hóa học đối với thực vật ( Anjum và cộng sự , 2013 ). Một nghiên cứu cho thấy rằng chồi của Cucurbita pepo có nồng độ bạc cao hơn 4,7 ở những cây được xử lý bằng nano bạc mà những cây được xử lý bằng dung dịch lớn ở cùng nồng độ, coi việc giải phóng bạc nhiều hơn từ các hạt nano là nguyên nhân chính ( Stampoulis và cộng sự , 2009 ). Một nghiên cứu khác đã chứng minh sự hấp thu AgNP thông qua rễ cây Arabidopsis thaliana, nơi mặc dù hầu hết các hạt nano bám vào ranh giới rễ, sự vận chuyển của chúng đến chồi cũng được quan sát thấy ( Milewska-Hendel et al. , 2019 ). Cơ chế hấp thụ hạt nano từ thực vật có thể thông qua rễ sơ cấp hoặc rễ sau. Sau đó, chúng được vận chuyển từ gốc qua thân đến lá. Chúng cũng có thể được hấp thụ trên bề mặt của rễ ( Tripathi và cộng sự , 2017). Một nghiên cứu về sự hấp thụ nano bạc và Ag + ở cây lúa, quan sát thấy sự hấp thụ bạc cao hơn khi nó ở trong NP, so với Ag +, điều này có thể được giải thích là do sự hình thành AgCl trên bề mặt rễ làm giảm sinh khả dụng và sự chuyển vị của Ag. và việc sản xuất trực tiếp AgNPs theo nhà máy ( Yang và cộng sự , 2020 ).

Có rất ít nghiên cứu đánh giá tác dụng của các hạt nano kim loại đối với thực vật. Trước đây đã có báo cáo rằng nano bạc có hiệu quả trong việc làm giảm 50% sự phát triển của phytopathogens Bipolaris sorokiniana và Magnaporthe grisea trên cây lúa mạch đen lâu năm ( Lolium perenne ) ( Jo et al. , 2009). Các tác giả này kết luận rằng hiệu quả của các hạt nano cao hơn với ứng dụng phòng ngừa do một ứng dụng thúc đẩy sự tiếp xúc trực tiếp của bạc với bào tử và ống mầm để ức chế khả năng tồn tại của nó. Trong nghiên cứu của chúng tôi, đầu tiên chúng tôi cấy, và sau đó áp dụng phương pháp điều trị, điều này rất thú vị khi đánh giá tác dụng của các hạt nano theo cách phòng ngừa. Trong một nghiên cứu gần đây hơn, Nejad et al. (2016) đã có thể kiểm soát tiến triển bệnh của cây lúa được cấy Rhizotocnia solani bằng cách sử dụng nano bạc phụ thuộc vào nồng độ, điều tra này cho thấy AgNP có thể thay thế thuốc trừ sâu hóa học trong việc kiểm soát và ức chế bệnh khô vằn, một bệnh phổ biến trên lúa.

KẾT LUẬN

Trong nghiên cứu này, các hạt nano bạc phủ chitosan được tổng hợp với mục đích được sử dụng để kiểm soát bệnh héo rũ do F. oxysporum gây ra ở cây cà chua. Các NP cho thấy hoạt tính kháng nấm trong ống nghiệm và không ảnh hưởng đến sự phát triển bình thường của cây hoặc cho thấy bất kỳ tác dụng độc hại nào trên cây con cà chua. Ngoài ra, các hạt nano được tổng hợp có hiệu quả trong việc diệt trừ bệnh do F. oxysporum gây ra . Kết quả của chúng tôi chỉ ra rằng công nghệ nano là một chiến lược đầy hứa hẹn để kiểm soát phytopathogens trong cây nông nghiệp.

Nguồn tham khảo: Silver nanoparticles coated with chitosan against Fusarium oxysporum causing the tomato wilt

NANO NNA VIỆT NAM