Trang chủ Kiến thứcNông nghiệp Ảnh hưởng của hạt nano bạc đồng gây bệnh Pseudocercosporella herpotrichoides Pathosystem trên lúa mì

Ảnh hưởng của hạt nano bạc đồng gây bệnh Pseudocercosporella herpotrichoides Pathosystem trên lúa mì

Nano Việt
40 views

Bài báo bao gồm nghiên cứu về ảnh hưởng của các hạt nano bạc (Ag) và đồng (Cu) đối với lúa mì — hệ thống bệnh Pseudocercosporella herpotrichoides nói chung và, riêng biệt, đối với sự tương tác của chúng với cả cây trồng và mầm bệnh. Thực vật, được xử lý bằng dung dịch keo không ion chứa các hạt nano kim loại sinh học của Ag và Cu, đã xử lý hạt giống như stress và đã chứng minh những thay đổi tương tự trong mô hình động của hàm lượng các chất phản ứng với axit thiobarbituric (TBARS) như một bệnh nhiễm trùng cây con hoặc trong sự kết hợp của nó với xử lý bằng hạt nano.

Giống lúa mì nhạy cảm với tác động của mầm bệnh, đã cho thấy hàm lượng TBARS tăng đáng kể (100%), trong khi các giống khác cho thấy hàm lượng TBARS thay đổi ít hơn (40%) so với đối chứng. Bên cạnh đó, cả hai hạt nano bạc và đồng đều không ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của P. herpotrichoides, do đó cho thấy rằng ảnh hưởng của các hạt nano được xác định bởi phản ứng của thực vật đối với mầm bệnh hơn là tác động gây độc thực vật của các hạt nano đồng hoặc bạc, ít nhất là trong quá trình các giai đoạn ban đầu của quá trình bệnh lý.

1. Sơ lược

Hạt nano đang được quan tâm nhiều và ngày nay được sử dụng rộng rãi trên thế giới. Sự hiện diện của chúng trên đất trồng trọt, đến từ các chất thải công nghệ nano khác (nước thải, khí đốt, v.v.) hoặc từ việc chúng được sử dụng có chủ ý như một chất thay thế cho xenobiotics truyền thống trong nông nghiệp, được sử dụng để cải thiện sản xuất cây trồng khiến cộng đồng khoa học cảnh báo sâu sắc. Các nghiên cứu khác nhau đã chỉ ra rằng các hạt nano oxit kim loại và kim loại ảnh hưởng đến sự tăng trưởng và phát triển, năng suất và chất lượng cây trồng [16]. Các hạt nano có thể ảnh hưởng đến thực vật ở cấp độ sinh hóa, sinh lý và phân tử thông qua những thay đổi trong dinh dưỡng khoáng và quang hợp. Chúng gây ra stress oxy hóa và gây ra độc tính gen cho cây trồng. Hoạt động của enzyme của các hệ thống pro- và chất chống oxy hóa cũng phụ thuộc nhiều vào nồng độ của các hạt nano [16].

Do đó, nghiên cứu về tác động gây độc tế bào, độc gen và sinh hóa của các hạt nano ZnO trên cây Vicia faba và Nicotiana tabacum đã cho thấy sự gia tăng tổng hợp nội bào của các loại oxy phản ứng (ROS), peroxy hóa lipid cao hơn (LPO) và enzym chống oxy hóa cao hơn. hoạt động của hệ thống. Nghiên cứu tập trung vào rễ mô phân sinh của Allium cepa cho thấy mất tính toàn vẹn của màng, tăng sai lệch nhiễm sắc thể, hình thành vi nhân, đứt các sợi DNA và bắt giữ chu kỳ tế bào tại điểm kiểm tra G2 / M [5].

Vecerova và cộng sự. đã chỉ ra rằng các hạt nano cadimi (CdO) ảnh hưởng đáng kể đến tổng hàm lượng của các chất chuyển hóa sơ cấp của thực vật (axit amin và đường) mà không ảnh hưởng đáng kể đến tổng hàm lượng của các chất chuyển hóa thứ cấp (hợp chất phenolic, axit chu trình Krebs và axit béo) nhưng thay đổi hàm lượng axit béo no và không no trong rễ và lá cây đã qua xử lý [22].

Một nghiên cứu khác đã chỉ ra rằng việc xử lý cây con Pisum sativum bằng các hạt nano argentum (Ag2O) làm giảm đáng kể sự phát triển của chúng, hàm lượng sắc tố quang hợp và sự phát huỳnh quang của diệp lục tố. Mức độ của các dấu hiệu ứng suất oxit (SOR, H2O2 và MDA) đã tăng lên đáng kể dưới tác động của các hạt nano Ag2O, tiếp theo là sự kích thích hoạt động của superoxide dismutase và ascorbate peroxidase, và giảm tổng lượng ascorbate và glutathione trong các mô của lá và rễ của cây được nghiên cứu. Theo Tripathi, những thay đổi tiêu cực quan sát được có liên quan đến stress oxit và mức độ tăng cao của argentum trong các mô thực vật [21].

Việc xử lý môi trường nuôi cấy Hydrilla verticillata bằng các hạt nano titan (TiO2) đã làm giảm hoạt động của enzym trong các cơ chế bảo vệ chống oxy hóa của thực vật. Hơn nữa, nồng độ khác nhau của các hạt nano TiO2 đã làm giảm tỷ lệ GSH / GSSG, cho thấy hoạt động trao đổi chất phụ thuộc vào GSH cao, giúp bảo vệ thực vật chống lại thiệt hại do ROS tạo ra do thực vật tiếp xúc với các hạt nano TiO2 [ 13].

Dựa trên một nghiên cứu về hoạt động của các enzym chống oxy hóa (superoxide dismutase và catalase) và sự thay đổi của các chất phản ứng với axit thiobarbituric (TBARS), hàm lượng trong cây đậu tương được xử lý bằng dung dịch keo của các hạt nano kim loại sinh học (Ag, Cu, Fe , Zn, Mn), sự tiếp xúc với nồng độ thậm chí nhỏ của các hạt nano trong giai đoạn tăng trưởng cụ thể, được thực vật coi là một yếu tố căng thẳng mức độ thấp, theo nguyên tắc của hormesis, thúc đẩy phản ứng thích ứng thích hợp bởi thực vật [19].

Các đặc tính kháng khuẩn đã biết của các hạt nano kim loại cũng rất được các nhà nghiên cứu quan tâm [15]. Theo dữ liệu tài liệu, các hạt nano kim loại có phổ đặc tính diệt khuẩn rộng chống lại các tác nhân gây bệnh (vi khuẩn coliform (Escherichia coli), liên cầu, tụ cầu, trực khuẩn mủ xanh (Pseudomonas auruginosa), vi rút và nấm mốc). Đặc biệt, tác dụng diệt nấm đáng kể của các hạt nano bạc đã được quan sát thấy đối với Penicillium citrinum, Aspergillus niger, Aspergillus flavus, Aspergillus fumigatus, Aspergillus terreus, Fusarium moniliforme, Trichophyton mentagrophytes và Candida albicans [17]. Tuy nhiên, người ta biết rất ít về tác động của các hạt nano kim loại đối với nấm gây bệnh, trong khi tầm quan trọng của tác động của các hạt nano đối với các hệ thống sinh học phức tạp vẫn còn cao. Một trong những nghiên cứu về hệ vi sinh vật thực vật (trên mô hình cỏ ba lá đỏ và các vi sinh vật cộng sinh của nó) đã chỉ ra rằng các hạt nano ảnh hưởng đến thực vật và vi sinh vật cộng sinh, làm giảm đáng kể sinh khối của thực vật, sự xâm nhập của rễ bởi cộng sinh, hoạt động của nốt sần và sự ra hoa khả năng của thực vật [12].

Tuy nhiên, người ta tin rằng hầu hết các hạt nano có thể có cả tác động tích cực và tiêu cực đối với cây nông nghiệp, tùy thuộc vào cây trồng và giai đoạn sinh trưởng của nó, làm đất, dinh dưỡng, các hạt nano được ứng dụng, v.v. [16]. Ngoài ra, ảnh hưởng tích cực của các hạt nano không chỉ thể hiện những thay đổi triệt để trong quá trình trao đổi chất của thực vật hoặc hệ thống cộng sinh của thực vật. Các hạt nano có thể có tác động phức tạp lên tất cả các sinh vật, điều này đã kích thích sự quan tâm của chúng tôi trong việc nghiên cứu tác động của các hạt nano kim loại sinh học lên các hệ thống nấm gây bệnh cho cây trồng. Khi sự ra đời của các công nghệ thâm canh ngày càng mở rộng trên khắp thế giới và dẫn đến sự phá vỡ cân bằng sinh thái trong các vùng đất trồng trọt và lây lan dịch bệnh cây trồng mà trước đây không có ý nghĩa đặc biệt, nghiên cứu này càng trở nên cấp thiết.

2. Phương pháp

Để hiểu bản chất của tác động của các hạt nano đối với các mối quan hệ trong hệ thống nấm bệnh thực vật, hai thí nghiệm riêng biệt đã được tiến hành. Nghiên cứu đầu tiên tập trung vào tác động của các hạt nano kim loại sinh học (Ag và Cu) đối với sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng và không có nền nhiễm trùng (nuôi cấy cát). Một thí nghiệm khác nhằm mục đích bộc lộ ảnh hưởng của các hạt nano Ag và Cu trực tiếp đến yếu tố gây bệnh (tốc độ phát triển của sợi nấm trên môi trường thạch).

Thí nghiệm thực vật được thực hiện với ba giống cây lúa mì mùa đông (Triticum aestivum L.) có tính nhạy cảm khác nhau với tác nhân gây bệnh đốm mắt lúa mì (Pseudocercosporella herpotrichoides):

a) Myronivska 808 (chọn lọc của Ukraina) —một giống, nhạy cảm với tác động của mầm bệnh;

b) Roazon (một giống tuyển chọn của Pháp) —một giống tương đối kháng, có mức độ kháng cao nhất trên thế giới; và

c) Renan – một giống lai, là kết quả của việc lai tạo bốn giống, bao gồm Myronivska 808 và Roazon đã nói ở trên.

Sự tiếp xúc trực tiếp giữa các hạt nano và hạt / rễ cây là một yêu cầu thiết yếu để nghiên cứu độc tính thực vật trong các thí nghiệm mô hình thực vật [6]. Do đó, quá trình xử lý hạt lúa mì trước khi gieo hạt bằng dung dịch keo chứa các hạt nano đã được thực hiện bằng cách sử dụng các hạt nano sinh học của các nguyên tố bạc và đồng với các đặc tính diệt nấm nổi tiếng.

Các hạt nano kim loại sinh học thu được thông qua sự phân tán của các hạt kim loại tương ứng với xung dòng điện (biên độ 100–2000 A) trong nước (Bộ môn Công nghệ Vật liệu và Khoa học Vật liệu (Khoa Thiết kế và Kỹ thuật, Đại học Quốc gia Đời sống và Khoa học Môi trường của Ukraine)) [10]. Kích thước tối đa của các hạt nano không vượt quá 100 nm. Hàm lượng của các hạt nano trong dung dịch keo như sau: Ag + Ag2O, 1,5 mg / l; Cu, 0,75 mg / l.

Hạt giống đã khử trùng được ngâm trong dung dịch làm việc (nồng độ khuyến nghị: 1 phần dung dịch keo trên 100 phần nước) trong 4 giờ (nước cất đối chứng), rửa sạch bằng nước cất và đặt trong tủ ấm (25 ° C) trong 24 giờ. Cây được trồng trên cát trong các thùng chứa trung tính về mặt hóa học trong điều kiện phòng thí nghiệm được kiểm soát (chu kỳ quang 16 giờ, cường độ ánh sáng 15 000 lx, nhiệt độ không khí 25/20 ° C (ngày / đêm), độ ẩm không khí 60%); 25–35 ml dung dịch dinh dưỡng Hoagland-Arnon được thêm vào mỗi thùng. Độ ẩm của chất nền được duy trì ở mức không đổi (70%) bằng cách sử dụng dung dịch dinh dưỡng bổ sung.

Là mầm bệnh mô hình, chúng tôi sử dụng chủng vi khuẩn gây bệnh đốm mắt lúa mì có độc lực cao 543 7/1 (Pseudocercosporella herpotrichoides (Fron) Deighton) (tên khác — Oculimacula yallundae (Wallwork and Spooner) Crous và W. Gams) [7], là được biết đến với việc ngăn chặn các bó sợi và hoại tử rơm rạ, làm giảm năng suất cây trồng và một lượng lớn lúa mì tồn đọng. Cây lúa mì bảy ngày tuổi bị nhiễm trùng bào tử nấm gây bệnh (bậc 5–7 × 104 CFU / cm3) [2].

Người ta biết rằng các tế bào thực vật phản ứng với các tác nhân gây căng thẳng có bản chất khác nhau bằng cách tạo ra một sự bùng nổ oxy hóa, có liên quan đến sự tích tụ nhanh chóng của ROS. Quá trình oxy hóa lipid là một trong những dấu hiệu được sử dụng để ước tính mức độ thiệt hại do sự bùng phát oxy hóa gây ra, đi kèm với việc phá vỡ tính toàn vẹn cấu trúc và chức năng của màng tế bào. Sử dụng tích lũy các sản phẩm peroxy hóa lipid làm chất đánh dấu, có thể đánh giá mức độ căng thẳng của cây trồng và khả năng chống chịu của nó đối với một tác nhân gây căng thẳng nhất định [1]. Trong các thí nghiệm của chúng tôi, cường độ peroxy hóa lipid được đánh giá hàng ngày trong 7 ngày sau khi nhiễm bệnh, sử dụng phản ứng 2-thiobarbituric acid (TBA), và được biểu thị bằng hàm lượng các chất phản ứng với acid thiobarbituric trong thực vật (TBARS, thành phần chính của malonic dyaldehid (MDA)) [23]. Sự hấp thụ ánh sáng được ghi lại ở bước sóng λ 532 nm.

Tác động của các hạt nano bạc và đồng đến tốc độ phát triển của sợi nấm P. herpotrichoides được xác định bằng cách nuôi cấy nấm bề ​​mặt trên môi trường thạch với dung dịch gọi là hạt nano kim loại sinh học.

Sợi nấm cha mẹ của P. herpotrichoides được nuôi trong các ống nghiệm và được bảo quản trên môi trường thạch dextrose khoai tây (PDA) nghiêng, phù hợp với môi trường nuôi cấy được sử dụng để nuôi cấy P. herpotrichoides [3].

Dung dịch hạt nano kim loại, bạc hoặc đồng, được thêm vào môi trường nuôi cấy ở nồng độ 1: 100 (1 phần dung dịch hạt nano trên 100 phần môi trường PDA hoặc tương ứng 1,5 mg / l và 0,75 mg / l). Môi trường PDA đối chứng được sử dụng mà không có dung dịch hạt nano kim loại. Chuẩn bị và khử trùng môi trường nuôi cấy được thực hiện theo các phương pháp thông thường [11].

Một môi trường 25 ml được đổ vào mỗi đĩa Petri. Nuôi cấy P. herpotrichoides trong 14 ngày, được nuôi cấy trên PDA trong các đĩa Petri, đã được sử dụng cho các thí nghiệm. Đĩa thạch có sợi nấm (d = 10 mm), được cắt bằng mũi khoan vô trùng từ rìa của khuẩn lạc đang phát triển tích cực, được chuyển vào tâm đĩa Petri (d = 90 mm). Việc cấy được thực hiện trong điều kiện vô trùng. Việc nuôi cấy sợi nấm P. herpotrichoides được tiến hành ở 25 ± 1 ° C trong 14 ngày [4].

Bán kính của các khuẩn lạc được đo theo bốn hướng vuông góc với nhau mỗi ngày kể từ ngày đầu tiên sau khi cấy đĩa cho đến khi đĩa phát triển hoàn toàn.

Ba lần lặp lại sinh học và chín lần phân tích của các thí nghiệm đã được thực hiện. Kết quả được xử lý thống kê bằng phương pháp thông thường. Tất cả các mẫu đều tuân theo nguyên tắc phân phối chuẩn. Dữ liệu được coi là có ý nghĩa ở P <0,05.

3. Kết quả và thảo luận

Sự nảy mầm của hạt được theo sau bởi sự kích hoạt các quá trình trao đổi chất và bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường khác nhau dẫn đến việc tạo ra ROS, được trung hòa bởi các yếu tố của hệ thống chống oxy hóa / pro hiệu quả cao [18]. Sự ổn định tương đối của hàm lượng TBARS trong cây giống lúa mì mùa đông ở các biến thể không bị nhiễm bệnh (đối chứng) đã được ghi nhận vào ngày thứ 9 sau khi nảy mầm đối với giống Myronivska 808 (Hình 1a, b) và vào ngày thứ 8 sau khi nảy mầm đối với giống Roazon (Hình. 2a, b) và giống Renan (Hình 3a, b).

figure 1

Hình 1: Hàm lượng TBARS trong cây giống lúa mì mùa đông (giống Myronivska 808) dưới tác dụng của dung dịch hạt nano Ag (a) hoặc Cu (b) và sự lây nhiễm P. herpotrichoides: Tôi kiểm soát cây trồng (nhiễm trùng); Xử lý hạt giống II bằng dung dịch hạt nano Ag (a) hoặc Cu (b); III nhiễm P. herpotrichoides; IV Nhiễm P. herpotrichoides + điều trị bằng dung dịch hạt nano Ag (a) hoặc Cu (b)

figure 2

Hình 2: Hàm lượng TBARS của cây giống lúa mì đông (giống Roazon) dưới tác dụng của dung dịch hạt nano Ag (a) hoặc Cu (b) và nhiễm P. herpotrichoides: Tôi kiểm soát cây trồng (nhiễm trùng); Xử lý hạt giống II bằng dung dịch hạt nano Ag (a) hoặc Cu (b); III P. herpotrichoides nhiễm trùng; IV Nhiễm trùng P. herpotrichoides + điều trị bằng dung dịch hạt nano Ag (a) hoặc Cu (b)

figure 3

Hình 3: Hàm lượng TBARS của cây giống lúa mì đông (giống Renan) dưới tác dụng của dung dịch hạt nano Ag (a) hoặc Cu (b) và nhiễm P. herpotrichoides: Tôi kiểm soát cây trồng (nhiễm trùng); Xử lý hạt giống II bằng dung dịch hạt nano Ag (a) hoặc Cu (b); III nhiễm P. herpotrichoides; IV Nhiễm P. herpotrichoides + điều trị bằng dung dịch hạt nano Ag (a) hoặc Cu (b)

Một sự khác biệt đáng kể đã được quan sát thấy ở các giá trị tuyệt đối: 42,3–50,0 nM / g trọng lượng tươi đối với cây giống lúa mì vụ đông của giống Myronivska 808; 28,0–32,7 nM / g trọng lượng tươi đối với cây giống lúa mì đông của giống Renan và 21,5–26,1 nM / g trọng lượng tươi đối với cây lúa mì đông của giống Roazon (khoảng giá trị trung bình). Dữ liệu thu được tương ứng với thông tin có sẵn về cấp kháng của các giống đã chọn. Do đó, mức độ cao nhất của các sản phẩm peroxy hóa lipid đã được quan sát đối với giống nhạy cảm cao với tác động của mầm bệnh, cho thấy hiệu quả thấp hơn của hệ thống pro / chất chống oxy hóa của nó.

Sự gia tăng đáng kể hàm lượng TBARS đã được nhận thấy trong cây con của giống Myronivska 808, nhạy cảm với tác động của mầm bệnh này, vào ngày sau khi được cấy nấm gây bệnh. Hàm lượng TBARS tối đa (79,5% giá trị đối chứng) trong biến thể này đã được đăng ký vào ngày thứ 9 của thử nghiệm, ngày thứ hai sau khi lây nhiễm. Tiếp theo là giảm dần các sản phẩm peroxy hóa lipid (lên đến 81,3% so với đối chứng vào ngày thứ 6).

Các cây con bị nhiễm bệnh của các giống Roazon (kháng tương đối) và Renan (kháng tương đối trung gian) có phản ứng khác nhau đối với sự nhiễm bệnh. Do đó, hai đỉnh và hai mức thấp của hàm lượng TBARS đã được quan sát thấy ở cả hai giống ở ngày thứ 2 và thứ 4 sau khi nhiễm bệnh và ở ngày thứ nhất và thứ 3, tương ứng.

Hơn nữa, giá trị hàm lượng TBARS cao nhất đối với giống Roazon đạt được là 16,4% và 26,6% và chỉ 10,0 và 7,1% đối với giống Renan. Giá trị hàm lượng TBARS tối thiểu thấp hơn so với đối chứng là 19,3 và 10,8% đối với giống Roazon và lần lượt là 14,9 và 31,9% đối với giống Renan. Ngoài ra, hàm lượng TBARS trong cây con bị nhiễm bệnh của giống Roazon kháng tương đối gần với giá trị đối chứng trong 3 ngày cuối của thí nghiệm, trong khi hàm lượng TBARS trong cây con của giống Renan đã giảm dần và thấp hơn hai lần so với đối chứng vào ngày thứ 7 sau khi lây nhiễm (vào ngày thứ 14 của thí nghiệm). Nhìn chung, dữ liệu thu được chứng minh rằng nhiễm P. herpotrichoides gây ra sự dao động thấp nhất về hàm lượng TBARS trong cây con của các giống kháng tương đối.

Xử lý hạt giống trước khi gieo bằng dung dịch keo chứa các hạt nano kim loại sinh học bạc và đồng đã làm thay đổi hàm lượng TBARS của cây lúa mì vụ đông ở tất cả các giống được nghiên cứu, cả bị nhiễm bệnh và đối chứng (không bị nhiễm bệnh). Do đó, việc xử lý hạt giống với các hạt nano Ag và Cu đã gây ra những thay đổi tương tự nhưng sớm hơn một chút về hàm lượng TBARS trong cây con của giống Myronivska 808 (cả biến thể bị nhiễm và đối chứng (không bị nhiễm)) đối với những thay đổi được quan sát thấy ở biến thể có P. herpotrichoides nhiễm trùng nhưng không sử dụng các hạt nano.

Giá trị cao nhất của mức TBARS trong cây giống lúa mì mùa đông được quan sát vào ngày sau khi nhiễm bệnh (ngày thứ 8 của thí nghiệm) đối với các biến thể được xử lý bằng các hạt nano Ag / Cu và việc sử dụng các hạt nano Cu kết hợp với sự lây nhiễm và trong 2 ngày sau khi nhiễm bệnh ( Ngày thử nghiệm thứ 9) cho một biến thể có hạt nano Ag và bị nhiễm.

Biến thể cuối cùng (kết hợp giữa xử lý hạt nano Ag và nhiễm P. herpotrichoides cây con) có sự dao động lớn nhất về mức độ trong động lực học của các sản phẩm peroxy hóa lipid của nó (và sự tăng trưởng của nó tương đối với đối chứng): giá trị tối đa là 189,4 % so với đối chứng (ngày thứ 2 sau khi cấy), trong khi giá trị tối thiểu, 50,2%, được quan sát vào ngày thứ 4 sau khi cấy.

Điều đáng lưu ý là khi xử lý hạt giống bằng các hạt nano đồng, hàm lượng TBARS trong cây lúa mì vụ đông cao hơn so với đối chứng ở các biến thể bị nhiễm và không bị nhiễm và đã giảm xuống mức đối chứng chỉ vào ngày thứ 7 sau khi nhiễm bệnh, trong các biến thể của xử lý hạt giống bằng hạt nano Cu và cây con bị nhiễm P. herpotrichoides. Dữ liệu được trình bày chỉ ra trạng thái của giống, độ nhạy cảm với hoạt động của P. herpotrichoides, là cực kỳ căng thẳng trong các điều kiện nghiên cứu (ảnh hưởng của các hạt nano Ag, các hạt nano Cu, sự kết hợp của các cây con bị nhiễm P. herpotrichoides, và các phương pháp điều trị với Hạt nano Ag hoặc Cu). Điều này có thể được giải thích là do hệ thống tổng hợp / vô hiệu hóa ROS cực kỳ không ổn định ở các cây con của các giống khác nhau, nhạy cảm với tác động của mầm bệnh và có thể không đủ lượng enzym chống oxy hóa.

Xử lý hạt giống trước khi gieo hạt giống Roazon kháng tương đối bằng dung dịch keo chứa các hạt nano kim loại sinh học bạc và đồng đã dẫn đến việc hàm lượng TBARS thay đổi ít hơn. Do đó, dưới tác động của các hạt nano Ag, sự dao động của hàm lượng TBARS giống với các giá trị đối chứng, với giá trị tuyệt đối nằm trong biên độ sai số hoặc cao hơn một chút so với giá trị đối chứng (từ 6,0 đến 16,0%). Với việc xử lý hạt giống bằng hạt nano Ag và sau đó là nhiễm P. herpotrichoides, hàm lượng TBARS đã tăng dần, vượt giá trị đối chứng lên đến 38,08% (với giá trị tối đa quan sát được vào ngày thứ 13 của thí nghiệm). Với việc sử dụng các hạt nano Cu để xử lý hạt giống, hàm lượng TBARS vẫn ổn định ở cả cây con bị nhiễm bệnh và không bị nhiễm bệnh của giống Roazon so với đối chứng, ngoại trừ các giá trị được quan sát vào ngày hôm sau (123,4% so với đối chứng ) và trong 2 ngày (78,3% so với đối chứng) sau khi lây nhiễm ở biến thể có tác động lên các tác nhân gây căng thẳng khớp.

Cây giống lúa mì mùa đông của giống Renan cho thấy hàm lượng các sản phẩm peroxy hóa lipid giảm so với đối chứng (tối thiểu là 64,6% vào ngày thứ 10 của thí nghiệm) ở các biến thể có xử lý hạt trước khi gieo bằng hạt nano Ag. Như nó đã được thể hiện bởi Taran et al. [20], những thay đổi này có thể liên quan đến mức độ hoạt động của enzym chống oxy hóa – superoxide dismutase tăng lên. Ở nghiệm thức hạt giống có hạt nano Ag và cây con bị nhiễm P. herpotrichoides, sự biến động của hàm lượng TBARS rõ ràng hơn: giá trị cao nhất là 110,8% so với đối chứng (vào ngày thứ 10 của thí nghiệm) và giá trị thấp nhất là 62,5% so với đối chứng (vào ngày thứ 11 của thí nghiệm). Các hạt nano đồng cũng đã ảnh hưởng đáng kể đến trạng thái của hệ thống chống oxy hóa / ủng hộ của cây giống lúa mì vụ đông của giống Renan. Những thay đổi về hàm lượng TBARS trong các biến thể được xử lý hạt giống bằng cách sử dụng hạt nano Cu có và không bị nhiễm trùng tương tự như những thay đổi được quan sát thấy riêng khi cây con tiếp xúc với mầm bệnh (giống như trong biến thể với Myronivska 808 – một giống nhạy cảm với tác động của mầm bệnh). Giá trị thấp nhất so với đối chứng được ghi nhận ở biến thể có hạt nano Cu không bị nhiễm bệnh, 66,3% đối với đối chứng (ngày thứ 8 của thí nghiệm) và có nhiễm bệnh, 67,9% đối với đối chứng (ngày thứ 12 của thí nghiệm). Hàm lượng TBARS tăng trưởng cao nhất, 135,4% so với đối chứng, được ghi nhận vào ngày thứ 3 sau khi nhiễm bệnh (ngày thứ 10 của thí nghiệm) ở cây con được xử lý trước bằng các hạt nano sau khi nhiễm bệnh.

Đáng ngạc nhiên là hàm lượng TBARS trong cây giống lúa mì mùa đông của giống Renan vào ngày thứ 13 và 14 của thí nghiệm khác với hàm lượng của các giống Myronivska 808 và Roazon và giữ lại sự khác biệt đáng kể hơn đối với các giá trị đối chứng. Có thể, một nghiên cứu kéo dài sẽ làm rõ các mô hình tích tụ của các sản phẩm peroxy hóa lipid do hoạt động của hệ thống pro / chất chống oxy hóa.

Để tìm hiểu tác động duy nhất của các hạt nano bạc và đồng đối với sự phát triển của nấm P. herpotrichoides và để hiểu liệu các hạt nano có ức chế hoặc kích hoạt sự phát triển của nấm trong hệ thống mầm bệnh thực vật được nghiên cứu hay không, thí nghiệm tiếp theo đã được tiến hành.

Sự phát triển của nấm trên môi trường dinh dưỡng thạch được đặc trưng bởi các tiêu chí khác nhau: đường kính khuẩn lạc (cm), đường kính cột thu được hàng ngày (mm / ngày), hệ số tăng trưởng (mm / ngày) và tốc độ phát triển hướng tâm ( mm / ngày), được coi là dấu hiệu lâu dài hơn khi so sánh với màu sắc và kết cấu của khuẩn lạc và do đó, là tiêu chí quan trọng để chọn chủng [9].

Động lực của những thay đổi trong tăng trưởng bán kính ở P. herpotrichoides, được trồng trên PDA với việc bổ sung các hạt nano bạc hoặc đồng, được thể hiện trong Hình 4. Sự tăng trưởng mạnh mẽ của sợi nấm ở tất cả các biến thể được quan sát vào ngày thứ 3 của quá trình canh tác, đạt cực đại của nó vào ngày thứ 12 của quá trình canh tác (tất cả các biến thể đã đạt tới 45 mm trong bán kính thuộc địa); sợi nấm P. herpotrichoides đã bao phủ hoàn toàn bề mặt của đĩa Petri. Điều này cho thấy sự vắng mặt của tác động trực tiếp của các hạt nano bạc và đồng lên sự phát triển của sợi nấm P. herpotrichoides, dựa trên những thay đổi trong bán kính khuẩn lạc.

figure 4

Hình 4: Động lực của những thay đổi trong bán kính của các khuẩn lạc P. herpotrichoides, được trồng trên PDA với việc bổ sung các hạt nano bạc hoặc đồng: Một đối chứng (không có hạt nano); B Môi trường PDA với các hạt nano Ag; C Môi trường PDA với các hạt nano Cu

Đối với sự phát triển tuyến tính của các khuẩn lạc, tốc độ phát triển trung bình của P. herpotrichoides được nuôi cấy trên PDA với các hạt nano là như nhau ở cả hai biến thể thí nghiệm: 3,88 ± 0,01 mm / ngày và 3,88 ± 0,03 mm / ngày, tương ứng đối với các hạt nano Ag và Cu , cao hơn một chút so với đối chứng không bổ sung hạt nano (3,78 ± 0,11 mm / ngày) (xem Bảng 1). Dữ liệu được hiển thị đã xác nhận kết luận trước đây của chúng tôi và chỉ ra rằng các hạt nano bạc và đồng không có tác động đến tốc độ phát triển của sợi nấm P. herpotrichoides.

Bảng 1 Tốc độ phát triển tuyến tính của sợi nấm P. herpotrichoides trên PDA với việc bổ sung các hạt nano kim loại bạc và đồng

Variants The average linear growth rate
(V r  ± m), mm/day
PDA medium, without nanoparticles (the control) 3.78 ± 0.11
PDA medium, with Ag nanoparticles 3.88 ± 0.01
PDA medium, with Cu nanoparticles 3.88 ± 0.03

Các quan sát bằng mắt thường về các đặc điểm văn hóa-hình thái của các khuẩn lạc sợi nấm P. herpotrichoides không cho thấy có sự khác biệt nào giữa các biến thể. Vì vậy, tất cả các khuẩn lạc đều có lông, với các tâm màu đen và nâu và quầng trắng, dày đặc và có các cạnh tương đối rõ ràng (Hình 5).

figure 5

Khuẩn lạc P. herpotrichoides, được nuôi cấy trên PDA (nuôi cấy ngày thứ 7) với việc bổ sung các hạt nano bạc hoặc đồng: đối chứng (không có hạt nano); b Môi trường PDA với các hạt nano Ag; c Môi trường PDA với các hạt nano Cu

Việc cũng cố dữ liệu chỉ ra rằng các hạt nano bạc và đồng trước đây không được khảo sát trong các thí nghiệm với P. herpotrichoides ở các nồng độ đề xuất đã không ảnh hưởng đến sự tăng trưởng và phát triển của sợi nấm P. herpotrichoides, cụ thể là phạm vi bán kính khuẩn lạc, tốc độ phát triển xuyên tâm trung bình và môi trường nuôi cấy- đặc điểm hình thái của sợi nấm P. herpotrichoides. Có khả năng là nồng độ cao hơn của các hạt nano bạc và đồng có thể tác động khác nhau đến sự phát triển của P. herpotrichoides. Kết quả thu được phù hợp với phát hiện của các nhà nghiên cứu khác. Đặc biệt, nghiên cứu của Pirog với các đồng tác giả [14] đã chỉ ra rằng các chế phẩm dựa trên các hạt nano vàng, bạc, xeri và zirconium dioxide ở nồng độ 0,5–7,5 mg / l không có tác dụng kháng khuẩn đối với vi khuẩn (Aspergillus niger P-3, Fusarium culmorum T-7, và Penicillium chrysogenum F-7) và nấm men Candida scottii CB-2. Bên cạnh đó, hoạt động diệt khuẩn của các hạt nano kim loại phụ thuộc vào kích thước của chúng khi việc giảm kích thước hạt nano từ 10 μm đến 10 nm làm tăng diện tích bề mặt lên 109 lần, do đó cho phép giảm nồng độ của các hạt nano xuống hàng trăm lần và do đó, đồng thời, tăng đặc tính kháng khuẩn của chúng [8].

4. Kết luận

Như nó đã được trình bày, việc xử lý hạt giống trước khi gieo bằng dung dịch keo không ion của các hạt nano kim loại sinh học của Ag và Cu cũng như ảnh hưởng phức tạp của các hạt nano và nhiễm trùng cây con gây ra một tải trọng căng thẳng lên cây trồng, hiển thị một mô hình động của những thay đổi trong Hàm lượng TBARS tương tự như hàm lượng TBARS được kích hoạt lúc sinh bệnh, nhưng ở một mức độ khác. Do đó, giống nhạy cảm với tác động của mầm bệnh có hàm lượng TBARS tăng đáng kể (100%), trong khi phạm vi thay đổi của hàm lượng TBARS trong cây con của các giống khác thấp hơn (40%) so với đối chứng.

Đáng chú ý là tác động của các hạt nano và nhiễm trùng ở cây con của giống kháng Roazon, lên hàm lượng TBARS, tương đối nhỏ hơn so với các giống khác. Cường độ tối đa của quá trình peroxy hóa lipid đã được quan sát thấy ở các biến thể của phương pháp xử lý hạt giống với hạt nano Ag và nhiễm trùng cây lúa mì mùa đông của giống Myronivska 808 và ở hạt được xử lý bằng hạt nano Cu và sự nhiễm bệnh của cây lúa mì mùa đông của giống Renan. Các hạt nano bạc và đồng ở các nồng độ đã chọn không ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của sợi nấm P. herpotrichoides. Phát hiện của chúng tôi cho thấy rằng ảnh hưởng của các hạt nano bạc và đồng (ở nồng độ được nhà sản xuất khuyến nghị) trong giai đoạn đầu của quá trình bệnh lý trong lúa mì-P. Tương tác herpotrichoides được xác định bởi phản ứng của thực vật đối với mầm bệnh, nhưng không phải tác động gây độc thực vật của các hạt nano được nghiên cứu.

Nguồn: Corresponding author, Correspondence to M. V. Volkogon. https://nanoscalereslett.springeropen.com/articles/10.1186/s11671-017-2028-6

CÔNG TY TNHH KỸ THUẬT NANO VIỆT

Địa chỉ: Số A12/85 Đường 1A, Ấp 1, Xã Vĩnh Lộc B, Huyện Bình Chánh, TP. HCM

Hotline: 0932 884 877 – 0907 771 622 – 0796 155 955 – 0789 377 177 – 0931 791 133 

Email: [email protected]

Fanpage: Nanovnn – Nano bạc nguyên liệu

Related Posts

Trang web này sử dụng cookie để cải thiện trải nghiệm của bạn. Chúng tôi sẽ cho rằng bạn đồng ý với điều này, nhưng bạn có thể chọn không tham gia nếu muốn. Chấp nhận Đọc thêm

error: Content is protected !!
0907 771 622