Trang chủ Kiến thức Nano bạc, nano đồng oxit trị bệnh đạo ôn trên lúa và đốm nâu trên cây có múi

Nano bạc, nano đồng oxit trị bệnh đạo ôn trên lúa và đốm nâu trên cây có múi

Nano Việt
Xuất bản: Cập nhật 307 views

Sự xuất hiện của Nano Bạc, Nano Đồng và Nano Kẽm

Sinh tổng hợp hạt nano (NP) từ nấm xanh là một phương pháp thân thiện với môi trường để sản xuất quy mô lớn. Trong nghiên cứu, các hạt nano bạc (Ag) , nano đồng oxit (CuO) và nano kẽm oxit (ZnO) được tổng hợp sinh học bằng cách sử dụng dịch lọc tế bào của một dòng Trichoderma harzianum làm chất khử và ổn định.

Trong tương lai, công nghệ nano có thể cung cấp các ứng dụng trong lĩnh vực nông nghiệp đầy hứa hẹn, chúng tôi đã đánh giá khả năng của các hạt nano trong việc giảm sự phát triển của các nấm gây bệnh ở thực vật quan trọng như Alternaria Alternata (gây bệnh đốm nâu ở cây có múi)Pyricularia oryzae (gây bệnh đạo ôn ở lúa)  và Sclerotinia sclerotiorum (gây bệnh thối hạch).

Các hạt nano bạc và CuO làm giảm đáng kể sự phát triển của sợi nấm A. Alternata và P. oryzae phụ thuộc vào liều lượng. Đây được xem là báo cáo đầu tiên về quá trình sinh tổng hợp ngoại bào nhiều hạt nano từ T. harzianum và là lần đầu tiên thu được các nano CuO và ZnO từ loài nấm này.

Ngoài ra, chúng tôi nhấn mạnh tiềm năng của nano bạc và CuO để kiểm soát các nấm gây bệnh thực vật. Mặt khác, ba loại nano này có thể được sản xuất dễ dàng và bền vững trên quy mô lớn với cơ hội có nhiều ứng dụng trong các quy trình công nghệ sinh học.

Nano-bac-nano-đong-oxit-đieu-tri-benh-đao-on-tren-lua-và-đom-nau-trên-cay-co-mui

Ứng dụng công nghệ Nano bạc trong trị bệnh đạo ôn trên lúa

1. Giới thiệu

Chi nấm Trichoderma (Ascomycetes, Hyprocreales) chứa các loài có tầm quan trọng kinh tế lớn do chúng sản xuất các enzym công nghiệp, kháng sinh và các chất chuyển hóa có hoạt tính sinh học 11 . Đặc biệt, Trichoderma harzianum là mycoparasite chính được sử dụng để chống lại các tác nhân gây bệnh cho cây trồng.

Một tổng quan tài liệu đã chỉ ra rằng một số loài Trichoderma , bao gồm T. harzianum , có thể tổng hợp AgNPs, có tiềm năng lớn như chất kháng khuẩn 12 , 13 , 14 . Tuy nhiên, khả năng của họ trong việc tổng hợp vật liệu nano dựa trên oxit kim loại, có thể có nhiều ứng dụng, vẫn chưa được khám phá 15 ,16 .

Trong nông nghiệp, việc sử dụng công nghệ nano kim loại có tiềm năng lớn để góp phần cải thiện cây trồng hiện tại và tương lai 17 . Công nghệ Nano có thể có liên quan trong việc ức chế dịch hại thực vật, theo dõi hoặc phát hiện bệnh thực vật và là một giải pháp thay thế tốt để giảm liều lượng các sản phẩm hóa học làm thuốc trừ sâu.

Quan trọng là, các hạt nano có thể cải thiện việc phân phối thuốc hoặc làm chậm quá trình giải phóng thành phần hoạt tính để tăng hiệu quả của chúng 18.

2. Kết quả và thảo luận của công nghệ nano bạc, CuO, ZnO

2.1. Các đặc tính hóa lý của các hạt nano sinh học

Sự phân bố kích thước của các hạt nano bạc AgNPs sinh học từ T. harzianum được xác định bởi DLS cho thấy đường kính thủy động trung bình là 582,4 nm ± 112,78 nm với giá trị PDI 0,36 ± 0,07 và đường kính trung bình Z là 657,93 nm ± 127,62 nm.

Hồ sơ phân bố là đơn thể (Hình  1 a) cho thấy sự thay đổi kích thước thấp và ổn định lý hóa tốt. Trong trường hợp các hạt Nano CuO, hai cực đại được phát hiện (Hình  2a) dao động pic1 kích thước trung bình là 276,43 nm ± 76,77 nm và pic 2, 58,87 nm ± 10,00 nm với giá trị PDI 0,49 ± 0,06 và đường kính trung bình Z là 249,30 nm ± 61,24 nm.

Đối với các NPN ZnO, chỉ xác định được một pic có kích thước 517,8 nm ± 50,1 nm và đường kính trung bình Z 792,4 nm ± 60,5 nm với giá trị PDI 0,563 ± 0,05 và phân bố hẹp của kích thước NPN ZnO lần lượt được chỉ ra.

Hình 1 Sự phân bố kích thước và hình thái của các hạt nano bạc

Hình 1 Sự phân bố kích thước và hình thái của các hạt nano bạc được tổng hợp sinh học bằng Trichoderma harzianum chủng IB-363. ( a ) tán xạ ánh sáng động (DLS, n = 3), ( b ) phân tích theo dõi hạt nano (n = 3), và ( c ) kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) kết hợp với phân tích quang phổ tia X phân tán năng lượng (EDS) ( d ) Dạng WAXS, Các ngôi sao màu trắng đại diện cho các đỉnh nhiễu xạ Ag 2 O (COD: 00-101-0486).

Hình 2 Sự phân bố kích thước của các hạt nano CuO

Hình 2 Sự phân bố kích thước của các hạt nano CuO được tổng hợp sinh học bằng nấm Trichoderma harzianum chủng IB-363 ( a ) tán xạ ánh sáng động (DLS, n = 3), ( b ) phân tích theo dõi hạt nano (n = 3), và ( c ) kính hiển vi điện tử truyền qua ( TEM) cùng với phân tích quang phổ tia X tán sắc năng lượng (EDS) ( d ) Mẫu WAXS cho các NP CuO. Các ngôi sao tương ứng với nhiễu xạ CuO 1 (00-721-2242) và các mũi tên màu đỏ đối với Cu (OH) 2 (00-900-9157).

Hình 3 Sự phân bố kích thước của các hạt nano ZnO

Hình 3 Sự phân bố kích thước của các hạt nano ZnO tổng hợp sinh học với nấm Trichoderma harzianum chủng IB-363. ( a ) tán xạ ánh sáng động [DLS, n = 3), ( b ) phân tích theo dõi hạt nano (n = 3), ( c )] kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) kết hợp với phân tích quang phổ tia X phân tán năng lượng (EDS) ( d ) Dạng WAXS cho các NP của ZnO .

Kết quả nghiên cứu các sản phẩm áp dụng công nghệ Nano:

Kết quả của chúng tôi chỉ ra sự hình thành ba loại hạt nano ở quy mô nano trong môi trường nước. Điều đáng chú ý là không có sự tăng cân nào xảy ra. Ví dụ trong Hình. 1 a, 2 a và 3 a, cho thấy rằng các nano bạc, CuO và ZnO được tổng hợp sinh học vẫn còn nguyên vẹn, không bị oxy hóa trong môi trường nitơ. Trong tất cả chúng, giá trị PDI cho thấy độ phân tán đa sắc thấp đến trung bình.

Đây là báo cáo đầu tiên về các Nano Bạc, Nano CuO hoặc ZnO được tổng hợp sinh học, thông qua phương pháp TGA sử dụng CFCF từ Trichoderma kết hợp với các muối sunphat. Theo tài liệu, chỉ đối với ZnO, một kiểu suy giảm tương tự, như được quan sát trong nghiên cứu bằng công nghệ nano của chúng tôi, phù hợp với Moharran và cộng sự. 36trong đó NPs được điều chế bằng phương pháp hóa lý dựa trên sự thủy phân và ngưng tụ của kẽm axetat dihydrat bằng kali hydroxit trong môi trường cồn ở nhiệt độ thấp.

Hình dạng các hạt Nano Đồng Oxit

Các sợi phân tán và kéo dài có hình dạng đối với các NP CuO đã được quan sát (Hình  2 c) và kích thước nằm trong khoảng từ 38 đến 77 nm chiều rộng và 135–320 nm chiều dài. Do đó, hình thái của các NP CuO sinh học được tổng hợp trong nghiên cứu của chúng tôi từ T. harzianum là báo cáo đầu tiên cho đến nay.

Trong tài liệu, các NP CuO tổng hợp sinh học phổ biến nhất chủ yếu là từ các loài thực vật khác nhau, trong đó các dạng hình cầu hoặc hình khối đã được quan sát thấy 37 . Có rất ít báo cáo về các NP CuO được tổng hợp từ các loài Trichoderma . Liên quan nhất đến nghiên cứu của chúng tôi là quá trình tổng hợp nội bào từ T. koningiopsis, trong đó NPs thu được từ sinh khối đã chết, nơi một số ít tập hợp có dạng hình cầu với đường kính trung bình là 87,5 nm.38 .

2.2. Tiềm năng của công nghệ nano bạc,CuO, ZnO trong việc kiểm soát nấm thực vật

Công nghệ Nano Bạc, Đồng Oxit làm giảm sự phát triển của nấm

Tiềm năng của các nano bạc, CuO và ZnO để kiểm soát A. Alternata , P. oryzae và S. sclerotiorum đã được khảo nghiệm khi mạ môi trường nuôi cấy nấm được bổ sung 5, 10 và 20 ppm của mỗi loại NP và đường kính của sự phát triển của sợi nấm là đo sau 7 ngày.

Cả NP Ag và CuO đều làm giảm đáng kể sự phát triển sợi nấm của A. alterta và P. oryzae ở nồng độ phụ thuộc vào liều lượng. Như được thể hiện trong Hình  4 a dưới xử lý Ag, đường kính sợi nấm của A. alterta giảm 18% ở 5 ppm, 42% ở 10 ppm và 52% ở 20 ppm. Mặt khác, sự phát triển sợi nấm của P. oryzaeđã giảm 22%, 46% và 68% cho mỗi liều NP tương ứng.

Hơn nữa, khi xử lý CuO, tác dụng ức chế tương tự so với  nano bạc đã được quan sát thấy (Hình  4 b). Cả khi xử lý bằng Bạc và Đồng Oxit, mặc dù không thấy ảnh hưởng đến đường kính của sợi nấm đối với S. sclerotiorum, nhưng vẫn quan sát thấy một sợi nấm nhỏ và kích thước hạch nấm nhỏ với sự phân bố ở mép đĩa (không được hiển thị).

Công nghệ Nano Kẽm Oxit có hiệu quả kém trong ức chế sự phát triển của nấm.

Mặt khác, khi xử lý bằng ZnO NPs, mặc dù có xu hướng làm giảm sự phát triển của sợi nấm của mầm bệnh thực vật, nhưng những kết quả này không có ý nghĩa thống kê (dữ liệu không được hiển thị).

Hình 4 Tác dụng ức chế sự phát triển của sợi nấm

Hình 4 Tác dụng ức chế sự phát triển của sợi nấm Alternaria Alternata và Pyricularia oryzae trên môi trường thạch khoai tây-dextrose có chứa ( a ) AgNP hoặc ( b ) CuO NP trong 7 ngày.

Điều thú vị là ba NP tổng hợp sinh học không cho thấy tác động có hại đối với sự phát triển của T. harzianum ở tất cả các nồng độ được thử nghiệm, so với đối chứng âm tính của chúng.

Một số loại nấm có thể chuyển hóa kim loại nặng

Như đã báo cáo về các loài nấm như T. harzianum và T. asperellum có thể chuyển hóa các kim loại nặng khác nhau 44 , do đó, không có gì ngạc nhiên nếu T. harzianum có thể được ứng dụng kết hợp với các hạt nano, nhưng sự phát triển sẽ không bị ảnh hưởng.

Mặc dù tác động của độc tính AgNPs đã được chứng minh chống lại các nấm bệnh thực vật 14 khác nhau , nhưng đây là lần đầu tiên A. Alternata , P. oryzae và S. sclerotiorum được khảo nghiệm đồng thời với ba loại NP được tổng hợp từ một dòng T. harzianum duy nhất . Chúng tôi đề xuất, do cùng tác động độc tính giữa các nano bạc và đồng so với các phytopathogens này.

Công nghệ Nano kẽm Oxit sẽ được cân nhắc ứng dụng vào ức chế các sinh vật mục tiêu

Vì các NP ZnO không độc hại đáng kể đối với nấm bệnh được thử nghiệm trong nghiên cứu này, các vi sinh vật khác có thể được coi là mục tiêu cho các thử nghiệm tiếp theo. Hơn nữa, các loại NP này đã được báo cáo là tác nhân kháng khuẩn rất hiệu quả chống lại một loạt các loài vi khuẩn, và do bề mặt cao so với tỷ lệ thể tích của chúng nên chúng có các đặc tính hóa lý độc đáo 45 .

Ngoài ra, các nghiên cứu khác đã chứng minh tiềm năng kháng nấm của ZnO NPs chống lại các mầm bệnh nấm khác bao gồm Fusarium sp., Botrytis cinerea , Penicillium expansum , Aspergillus niger và Rhizopus stolonifer 18 , 46 ,47 .

Trong các nghiên cứu sau này, có thể một khả năng khác để tăng cường hiệu ứng của ZnO chống lại các phytopathogens có thể là sự hợp nhất có thể có của các NP để tạo ra các hạt nano lưỡng kim như được chứng minh bởi Paszkiewicz et al. 48, trong đó nghiên cứu họ phát hiện ra rằng sự kết hợp của Cu và Ag làm tăng sức mạnh độc tính của chúng như một hợp chất kháng khuẩn và kháng nấm.

3. Hiệu quả của công nghệ nano bạc, CuO và ZnO

Những kết quả đầy hứa hẹn này cung cấp những hiểu biết mới để tạo ra các NP khác nhau tận dụng sự đơn giản của phương pháp tối đa hóa tiềm năng của một chủng đơn lẻ.

Hiệu quả kháng khuẩn của các NP Ag và CuO cho thấy các tác dụng ức chế tương tự chống lại sự phát triển xuyên tâm của sợi nấm A. Alternata, P. oryzae và sự hình thành hạch nấm của S. sclerotiorumtheo cách phụ thuộc vào liều lượng, làm nổi bật tiềm năng của chúng đối với các ứng dụng trong nông nghiệp.

Mặc dù không có đặc tính kháng nấm các hạt Nano ZnO có thể được thử nghiệm chống lại các vi sinh vật mục tiêu khác. Đáng chú ý, NPs thu được trong nghiên cứu này có thể có ứng dụng mạnh mẽ trong các lĩnh vực khác như dược phẩm, mỹ phẩm, quần áo và công nghiệp thực phẩm. Kết luận, việc sử dụng nấm không gây bệnh T. harzianum có thể là một công cụ tốt để xử lý sản xuất trên quy mô lớn.

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