Что такое производство наночастиц серебра зеленым синтезом и каков их фунгицидный потенциал в комплексной защите растений
Международная группа исследователей из Пакистана, Ливии, Саудовской Аравии, Египта, Китая, Ирака сообщила в статье, опубликованной в журнале Horticulturae 2023 на портале MDPI, о перспективном направлении в комплексной защите томатов при помощи наночастиц серебра, полученных способом зеленого синтеза.
Наночастицы серебра известны своей антимикробной активностью и применяются для дезинфекции воды, заживления ран, упаковки пищевых продуктов и защиты растений. Зеленый синтез наночастиц - более продвинутая область нанотехнологий. Использование растений для синтеза наночастиц является простым, одноэтапным, непатогенным, рентабельным, нетоксичным и устойчивым процессом, поскольку оно использует возобновляемые ресурсы и является экологически безопасным. Различные растения, такие как ним, моринга, слива яванская, инжир, розмарин используются в синтезе наночастиц серебра.
Нанотехнология - это область науки и техники, которая занимается изучением, проектированием, созданием, манипулированием и использованием материалов и устройств на наноуровне.
Нанометр - одна миллиардная часть метра, то есть нанотехнологии имеют дело с материалами и устройствами, размер которых обычно составляет от 1 до 100 нанометров. Из-за своего меньшего размера наночастицы имеют более высокое отношение поверхности к объему, что делает их более эффективными с другими свойствами, чем их объемный материал.
Применение наноматериалов, прежде всего биологических, зависит от методов их синтеза.
Наночастицы, как правило, синтезируются с использованием различных физических или химических подходов. Однако физические процессы обычно связаны с поддержанием высоких температур и давлений и требуют больше энергии, включения в процесс опасной синтетики.
Таким образом, в настоящее время больше внимания уделяется зеленому синтезу на основе природных материалов, таких как растения, избегания вредных химических веществ и высоких температур.
Методы зеленого синтеза позволяют синтезировать биосовместимые и биоразлагаемые наночастицы, что делает их пригодными для применения в сельском хозяйстве. Растения производят биомолекулы, такие как углеводы, белки, полифенолы и коферменты, которые могут восстанавливать серебро до наночастиц серебра.
Наночастицы серебра считаются самыми перспективными среди всех металлических наночастиц для приложения в защите растений, благодаря их уникальным свойствам, физико-химической активности, включая противомикробные и антисептические свойства даже при более низких концентрациях.
Наночастицы серебра высвобождают ионы серебра, разрушая клеточную мембрану и подавляя рост бактерий, грибов и вирусов. Небольшой размер наночастиц серебра обеспечивает высокое отношение площади поверхности к объему и высвобождает больше ионов серебра для противодействия патогенной активности.
Многие исследователи сообщают об антимикробном потенциале наночастиц серебра в отношении различных патогенов, включая Alternaria, Corynespora и Fusarium spp. Род Alternaria Nees представляет собой обширную группу грибов, среди которой для томата, картофеля опасен вид Alternaria solani.
Alternaria solani колонизирует листья, стебли и плоды растений, принадлежащих к семейству Solanaceae, вызывающих до 78% потерь урожая. Генетическая изменчивость A. solani приводит к морфологическим, физиологическим и патогенетическим различиям среди изолятов.
Были внедрены многие методы, такие как севооборот, устойчивые сорта, санитария и синтетические фунгициды для борьбы с альтернариозом, и рассматривается обработка наночастицами серебра как биологическая альтернатива.
В данном исследовании наночастицы серебра были синтезированы с использованием экстракта листьев растения нима, приготовленного на дистиллированной воде. Высушенные листья нима измельчали с помощью электрической мельницы для получения мелкого порошкообразного материала. Десять граммов порошкообразного материала добавляли к 100 мл дистиллированной воды, кипятили в течение 30 мин, охлаждали при комнатной температуре и фильтровали. Затем 20 мл растительного экстракта вводили в реакцию с 10 мл 1 мМ раствора нитрата серебра и инкубировали в течение 3 ч при 70°С. Производство синтеза было подтверждено наблюдением за изменением цвета раствора. Затем полученные растворы подвергали УФ-видимой спектроскопии в диапазоне длин волн 300–800 нм. Каждый раствор отбирали в пробирку Эппендорфа и центрифугировали. Осадок снова центрифугировали после растворения в дистиллированной воде. Цикл центрифугирования повторяли несколько раз до получения очищенных частиц. Синтезированные наночастицы серебра хранили при 4 °С для изучения их характерных особенностей и применения в отношении изолятов Alternaria solani.
Потенциал наночастиц серебра в отношении каждого изолята определяли с использованием различных концентраций наночастиц серебра.
В экспериментах in vitro и in vivo степень ингибирования роста возбудителя составляла 70–100% при 50 ppm.
Более низкие концентрации наночастиц серебра (5 и 10 частей на миллион) увеличивали производство фенолов, PO, PPO и PAL более чем на 50% по сравнению с необработанным контролем. Эти защитные механизмы ясно демонстрируют фунгицидный потенциал частиц серебра зеленого синтеза и включение их в рекомендации программ защиты растений, подчеркнули авторы исследования.
По статье группы авторов (Мадиха Ансари, Шакил Ахмед, Мухаммад Таджаммал Хан, Наджва А. Хамад, Хайссам М. Али, Асим Аббаси, Икра Мубин, Анум Интисар, Мохамед Э. Хасан, Ихсан К. Джасим), опубликованной на портале www.mdpi.com.
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Дзен.новости.