北孟加拉邦大学Piyush Mathur教授团队评估银-壳聚糖纳米颗粒对小麦种传病原菌的防治效果及其对保持小麦种子品质的影响
学术
科学
2024-08-09 12:08
北京
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小麦(Triticum
aestivum L.)是世界上最重要的谷类作物之一，在保障粮食安全方面发挥着重要的作用。种传病原菌不仅影响种子的发芽率，还可引起植株整个生长发育阶段的田间病害发生，导致作物减产或质量下降。近年来，种子包衣或农药拌种是防治种传病原菌的主要策略。然而，传统化学农药的长期使用也带来了一系列问题，如种子健康水平下降、土壤微生物活性和种群变化等。壳聚糖是具有杀菌活性的天然物质，因其良好的生物相容性、可生物降解性、低毒、低成本等特点被广泛应用于种传病原菌的防治。作为另一种具有抗菌活性的金属天然材料，银离子杀菌活性优异，以纳米银（Ag）为代表的新型安全高效抗菌材料因其广谱高效，不易产生耐药性等优点，已成为当前抗菌材料的研究热点。研究数据表明，相对于单独的壳聚糖或金属纳米颗粒的杀菌效果，壳聚糖-金属纳米颗粒缀合物拥有更高的抗真菌活性。因此，合成和探究新型Ag掺杂的壳聚糖纳米颗粒对小麦种传病原菌的抑菌活性及对小麦生长发育的影响，有助于探索新型壳聚糖-金属缀合物纳米系统在种传病害绿色可持续防控方面的应用，为推动绿色农业的可持续发展提供新型技术与理念。Phytopathology Research今日在线发表了北孟加拉邦大学植物学系微生物团队题为 “Effect of silver nanochitosan on control of
seed-borne pathogens and maintaining seed quality of wheat” 的文章。该研究采用凝胶法制备了纳米壳聚糖（NC）和银-壳聚糖（Ag-NC）纳米颗粒，并测定了NC和Ag-NC纳米颗粒对2种常见种传病原菌黄曲霉（Aspergillus flavus）和黑曲霉菌（Aspergillus niger）的菌丝生长、脂质过氧化、活性氧（ROS）生成和超微结构的影响。研究结果表明0.5 mg/mL的Ag-NC可以完全抑制黄曲霉和黑曲霉的菌丝生长，而NC处理对两种菌的生长抑制率只有22.3%和59.12%，说明Ag-NC具有更高的杀菌活性，更有潜力被应用于小麦种传病原菌的防治。Ag-NC和NC对两种病原菌脂质过氧化和活性氧生成的影响结果表明，Ag-NC处理的菌株产生了更高含量的MDA和ROS。Ag-NC和NC处理的小麦种子真菌侵染结果表明，未处理的对照种子和NC（0.5 mg/mL）处理的种子，因种子释放的病原菌侵染发霉，导致种子终止萌发；而Ag-NC（0.5 mg/mL）处理的种子未受到病原菌侵染，发芽率为100%，表明Ag-NC可以抑制种子病原菌的生长与传播。此外，本研究还探讨了Ag-NC处理对种子质量的影响，研究结果表明Ag-NC处理可以提高储存期小麦种子中白蛋白、麦胶蛋白、麦谷蛋白和谷蛋白的含量，进而可以促进和提高小麦种子的发芽率和质量。在生长发育过程中，经Ag-NC处理的种子因其对株高和根长的促进作用，还表现出较好的抗逆性。细胞毒性试验结果表明，1.4 mg/mL的Ag-NC和NC对HEK293细胞均未表现出任何毒性作用，1.5 mg/mL时，因Ag的存在对细胞产生了一定的毒性作用，但本研究中生物活性剂量0.5 mg/mL中Ag的含量为1.14%（0.0057 mg/mL），远低于其毒性剂量，因此对植物是完全安全的。该研究为NC和Ag-NC纳米颗粒在促进小麦种子质量和有效防治小麦种传病原菌中的应用提供了理论依据和数据支持。![]()
Fig 1. Prospective role of
nano-priming in modulation of wheat seed physiological that affects the growth
of seed-borne pathogens and lowering disease incidence.
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Fig 2. Effect of NC and Ag-NC on a
mycelium radial growth of Aspergillus flavus and Aspergillus nigerwith different concentrations (0.1, 0.2, 0.3, 0.4 and 0.5 mg/ mL) of NC and
Ag-NC on PDA plate.
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Fig. 3 Determination of fungal load in stored wheat seeds
on 3rd day; a non-primed, b NC (0.5 mg/mL), c Ag-NC (0.5 mg/mL).
Cite this article:
Chouhan, D., Dutta, P., Dutta, D. et al. Effect of silver nanochitosan on control of seed-borne pathogens and maintaining seed quality of wheat. Phytopathol Res, 2024, 6, 41. https://doi.org/10.1186/s42483-024-00260-x
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Phytopathology Research是我国植物病理学科的第一本英文期刊，由中国科协主管，中国植物病理学会和中国农业大学联合主办，与Springer Nature旗下BMC合作在线出版，与中国农业大学出版社合作纸质出版，于2019年1月正式刊载文章。期刊采用开放获取形式，刊载涵盖植物病理学学科基础和应用研究，现已被DOAJ、Scopus、SCIE等数据库正式收录，2022年获得首个SCI影响因子3.955 (Q1)，2023年最新影响因子3.4 (Q2)；入选中国科学院期刊2区。期刊主编由中国农业大学彭友良教授担任，与全球11个国家的53位行内知名专家组成编委会。目前Phytopathology Research所有稿件处理费用(APC)均由中国植物病理学会资助，作者无需支付任何费用。官方网站：
https://phytopatholres.biomedcentral.com/
