CHƢƠNG III : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.3. Khả năng ức chế của các nano kim loại Ag và Cu đến sự sinh trƣởng của
3.3.2. Giai đoạn sinh dưỡng
3.3.2.1. Giai đoạn sinh dưỡng nấm N11
Để khảo sát khả năng ức chế của nano Ag và Cu với hai nấm bệnh kiểm tra, tiến hành đánh gía tốc độ phát triển của hệ sợi nấm trên mơi trường dinh dưỡng có bổ sung các nano khảo sát ở các nồng độ khác nhau. Kết quả được chỉ ra trong Bảng 7, Hình 11, 12 và 13.
Bảng 7. Ảnh hưởng của nano kim loại đến khả năng phát triển của nấm N11
Nồng độ
Hiệu quả ức chế nấm theo thời gian, %
3 ngày 7 ngày 10 ngày
Ag 10 ppm 17,07 35,80 41,67 Ag 30 ppm 41,46 51,85 55,00 Ag 50 ppm 43,90 45,68 50,00 Ag 200 ppm 48,78 61,73 64,17 Ag 300 ppm 56,10 65,43 65,83 Ag 400 ppm 58,54 71,60 76,67 Cu 100 ppm 24,39 23,46 22,50 Cu 250 ppm 21,95 46,91 57,50 Cu 500 ppm 100 100 100 AgH 5 ppm 100 10,00 0 AgH 10 ppm 100 50,00 79,17 AgH 15 ppm 100 100 100 Carbendazim 400 ppm 100 100 100
a
b
Hình 11. Hiệu quả ức chế nấm của nano Ag (a) và nano Cu (b) đối với nấm N11
sau 10 ngày
a
b
Hình 12. Hiệu quả ức chế nấm của các nano AgH đối với nấm N11 sau 3 ngày (a)
Hình 13. Hiệu quả ức chế nấm của Carbendazim đối với nấm N11 trong 10 ngày
Hiệu quả ức chế sự phát triển của nấm tăng dần theo nồng độ các nano sử dụng. Ở giai đoạn sinh dưỡng, nano Cu ức chế 50% ở nồng độ 250 ppm và tỷ lệ ức chế 100% được quan sát thấy ở nồng độ 500 ppm, nano Ag ức chế khoảng 50% sự phát triển của nấm ở nồng độ 30 ppm và tăng dần trên 80% ở nồng độ 400 ppm. Trong khi đó, nano AgH ức chế hồn tồn nấm N11 ở nồng độ 15 ppm. Hóa chất diệt nấm carbendazim trên thị trường cũng ức chế 100% ở nồng độ 400 ppm.
3.3.2.2. Giai đoạn sinh dưỡng nấm N8
Trong tất cả các thí nghiệm với nano Cu, đường kính tăng trưởng của nấm trên đĩa thí nghiệm có bổ sung nano đều nhỏ hơn so với đĩa đối chứng. Mức ức chế nano Cu thấp nhất được quan sát ở nồng độ 100 ppm. Mức ức chế cao nhất được quan sát ở nồng độ 1000 ppm. Sau 7 ngày, sự ức chế tăng trưởng là khoảng 72,78%, mạnh hơn mười một lần so với mức thấp nhất (6,33%).
Hình 14. Hiệu quả ức chế của nano Cu đối với C. gloeosporioides N8 sau 7 ngày
Hoạt tính kháng nấm cao nhất đã được quan sát trong xử lý với các hạt nano bạc ở nồng độ 100 ppm. Sau 3 ngày và 7 ngày, tỷ lệ ức chế giảm còn lần lượt là 81,82% và 62,58%. Kết quả thu được tương tự như báo cáo của Lamsal và cộng sự (2011), ơng chỉ ra rằng, các hạt nano bạc có thể kiểm soát chặt chẽ sự tăng trưởng của mầm bệnh Colletotrichum ở nồng độ thấp hơn các ion bạc.
Hình 15. Hiệu quả ức chế của nano Ag đối với C. gloeosporioides N8 sau 7 ngày
Hình 16. Ảnh hưởng của nano đồng đến sinh trưởng của nấm N8
Hình 17. Ảnh hưởng của bạc đến sinh trưởng của nấm N8
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00 100 250 500 1000 T ỷ lệ ức chế (%) Nồng độ nano Cu (ppm) 3 ngày 7 ngày 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00 30 50 100 T ỷ lệ ức chế (%) Nồng độ nano Ag (ppm) 3 ngày 7 ngày
Tương tự các hạt nano bạc, hạt nano AgH có thể hạn chế sự phát triển của nấm. Ở nồng độ thấp nhất của AgH (1ppm), hiệu quả ức chế là 62,50% sau khi ủ trong 3 ngày, và 83,00% sau 7 ngày. Ở nồng độ 3 ppm, nano AgH, sự phát triển của nấm có thể bị ức chế hồn tồn và quan sát thấy khơng có sự tăng trưởng của nấm trên đĩa sau 10 ngày ủ (Hình 18).
Hình 18. Hiệu quả ức chế của AgH đối với C. gloeosporioides N8 sau 7 ngày
Hình 19. Ảnh hưởng của nano AgH đến sự phát triển của nấm N8
Hình 20. Hiệu quả ức chế của Carbendazim với nấm N8
0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 1 2 3 4 5 T ỷ lệ ức chế ( %) Nồng độ nano AgH (ppm) 3 ngày 7 ngày
Khả năng ức chế nấm của nano Cu cũng được chứng minh trong nghiên cứu của Phạm Văn Việt và cộng sự (2016) [44]. Các hạt nano đồng có kích thước 20 ÷ 50 ppm, ở nồng độ 380 ppm ức chế 43,00% sự tăng trưởng của sp. so với đĩa đối chứng sau 3 ngày. Ở nồng độ 450 ppm, hiệu quả ức chế nấm 67,38% sau 3 ngày và lên tới 93,98% sau 9 ngày, vì sợi nấm hầu như không phát triển ở đĩa thí nghiệm trong khi phát triển nhanh ở đĩa đối chứng [44]. Như vậy đối với các nấm khác nhau sự ức chế của nano Cu là khác nhau. Tương tự như vậy, trong thí nghiệm này, sau 7 ngày, nano Cu ở nồng độ 500 ppm chỉ ức chế được 56,96% nấm C. gloeosporioides N8, nhưng ức chế hoàn toàn sự phát triển của nấm P. digitatum N11, kết quả này
tương đồng với thí nghiệm của chúng tơi.
Hạt nano bạc đã chứng minh được hoạt tính kháng lại nấm thơng qua nhiều nghiên cứu khác nhau. Trong nghiên cứu của Woo và cộng sự (2009), đĩa môi trường Malt Agar bổ sung các nồng độ khác nhau của 3 dạng nano bạc khác nhau ức chế tăng trưởng sợi nấm Raffaelea sp. và gây ra các vết đốm bất thường trên
phần lớn sợi nấm khí sinh đã được quan sát ở nồng độ cao hơn 10 ppm. Trong nghiên cứu khác của Park và cộng sự (2006), cho rằng nấm gây bệnh thực vật sau đây có thể được điều trị và kiểm sốt bằng cách sử dụng silica-bạc có kích thước nano bao gồm: Blumeria spp., Sphaerotheca spp., Phytophthora spp., Rhizoctonia
spp., Colletotrichum spp., Botrytis spp., Magnaporthe spp. và Pythium spp. Tổn
thương trên bề mặt của sợi nấm cũng được quan sát thấy, là nguyên nhân gây ra sự giải phóng các tế bào chất bên trong tế bào và làm co rút của sợi nấm. Các ion bạc và các hạt nano có độc tính thấp và phổ kháng nấm rộng, hoạt động cũng rất hiệu quả trong việc giảm các bệnh thực vật gây ra bởi bào tử nấm. Cả hai nấm Both
sorokiniana và Magnaporthe grisea gây bệnh rụng lá và sinh sản vơ tính bằng bào
tử đã được Jo và các cộng sự nghiên cứu (2009). Hiệu quả kháng nấm của nano bạc đã được giảm xuống 24 giờ sau khi tiếp xúc. Kết quả nghiên cứu cho thấy sự tương tác trực tiếp của nano bạc với bào tử hoặc ống mầm của nấm là điều cần thiết trong quá trình ức chế sự phát triển của bệnh. Nồng độ khác nhau của các hạt nano bạc cũng được chứng minh có ảnh hưởng đến mức độ ức chế tăng trưởng của
Trichoderma viride và T. harzianum. Kết quả cho thấy tốc độ tăng trưởng của nấm
giảm khi tăng thời gian tiếp xúc và nồng độ sử dụng của các hạt nano bạc. Quan sát bằng kính hiển vi cho thấy sự nảy mầm bào tử bị ức chế trên các đĩa thạch chứa hạt nano bạc, trong khi phát triển sợi nấm do nảy mầm bào tử đã được quan sát rõ ràng trên các đĩa chỉ được xử lý bằng nước. Nảy mầm không xảy ra sau một thời gian dài ủ bào tử nấm với nano bạc. Các hạt nano bạc có thể trực tiếp gắn và thâm nhập vào màng tế bào để diệt bào tử, mặc dù sự xâm nhập của các hạt nano bạc vào màng tế bào vi sinh vật khơng được hiểu đầy đủ. Một cơ chế giải thích cho hoạt tính kháng nấm của các hạt nano được đề xuất bởi quá trình nảy mầm và gây bệnh ở một số loại nấm. Các hạt nano bạc phá vỡ các hệ thống vận chuyển, bao gồm cả sự phát tán ion, làm rối loạn chức năng và gây ra một số vấn đề trong tế bào nấm như quá trình chuyển hóa và hơ hấp. Nano Ag cũng làm mất khả năng nhân bản DNA, dẫn đến sự biểu hiện bất hoạt của các protein nằm trên tiểu đơn vị ribosome, cũng như một số protein và các enzyme khác cần thiết cho sản xuất ATP. Hơn nữa, các ion bạc được biết là tạo ra các gốc tự do oxy hóa (ROS) có hại cho các tế bào gây tổn thương protein, lipid và axit nucleic. Hạt nano ức chế mạnh sự sinh trưởng, phát triển của nấm và gây tổn thương thành tế bào. Các hạt nano bạc cho thấy hoạt tính kháng nấm đáng kể trong cả hai thí nghiệm trên ống nghiệm đĩa Petri và trong các thí nghiệm lây nhiễm trên thực vật. Sự lan rộng và hình thành sợi nấm bị ức chế đáng kể khi có mặt nano bạc [17].
Sử dụng nano Ag và Cu có khả năng ức chế nấm P. digitatum N11 và nấm C. gloeosporioides N8. Trong khi đó, các hóa chất ở nồng độ cao Benomyl (200
ppm), Thiabendazole (2000 ppm) đều khơng có khả năng loại bỏ nấm mốc [9]. Carbendazim và Thiabendazole là những chất kháng nấm thường được sử dụng để kiểm soát nấm bệnh do Penicillium sp. gây ra cho cây có múi [10], nhưng lại có tác động tiêu cực lâu dài cho con người và mơi trường. Như vậy, có thể ứng dụng các nano này thay thế thuốc bảo vệ thực vật trong hạn chế tác hại của nấm bệnh trong tương lai.