Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.6. NANO BẠC
1.6.3. Hiệu quả của hạt nano lên sự sinh trưởng và phát triển của thực vật
Các hạt nano tương tác với các thực vật gây ra nhiều thay đổi về hình thái và sinh lý, tùy thuộc vào tính chất của hạt nano. Hiệu quả của hạt nano được xác định bởi thành phần của hóa chất, kích thước, phủ bề mặt, hoạt tính, và quan trọng nhất là liều lượng khiến chúng có hiệu quả [57]. Từ những kết quả nghiên cứu, các nhà nghiên cứu chỉ ra rằng hạt nano có ảnh hưởng tích cực và tiêu cực đến sự tăng trưởng của thực vật, tác động của các hạt nano lên cây trồng phụ thuộc vào thành phần, hàm lượng, kích thước và tính chất hóa học và vật lý của hạt nano cũng như các loài thực vật [70]. Hiệu quả của hạt nano phụ thuộc vào nồng độ của chúng và thay đổi từ thực vật này đến các thực vật khác.
Gần đây, Krishnaraj và cs (2012) nghiên cứu ảnh hưởng của nano bạc trên đối tượng Bacopa monnieri và nhận thấy rằng nano bạc tổng hợp sinh học có hiệu quả đáng kể trong nảy mầm; tổng hợp protein, carbohydrate; giảm hàm lượng phenol; hoạt động peroxidase và catalase [66]. Nano bạc tổng hợp sinh học tăng cường sự nảy mầm của hạt giống và tăng trưởng cây Boswellia ovaliofoliolata [110]. Nano bạc gia tăng sự sinh trưởng thực vật (chiều cao cây, diện tích và số lượng lá và hàm lượng chlorophyll)
[42] và các thuộc tính sinh hóa (diệp lục tố, carbohydrate, hàm lượng protein và các enzym chống oxy hóa) của Brassica juncea, đậu và ngô [106], [113]. Tuy nhiên, Gruyer và cs (2013) báo cáo rằng nano bạc vừa có tác dụng tích cực và tiêu cực lên sự kéo dài rễ tùy thuộc vào các loài thực vật [43]. Chiều dài rễ tăng ở cây lúa mạch, nhưng bị ức chế ở cây rau diếp. Ngoài ra, Yin và cs (2012) đã nghiên cứu ảnh hưởng của nano bạc lên khả năng nảy mầm của một số loài thực vật (Lolium multiflorum, Panicum
virgatum, Carex lurida, C. scoparia, C. vulpinoidea, C. crinita, Phytolaca americana, Scirpus cyperinus và Lobelia cardinalis) và nhận thấy nano bạc tăng cường tỷ lệ nảy
mầm của E. fistulosum [134]. Nano bạc kích thích sự tăng trưởng của rễ bằng cách chặn tín hiệu ethylen trong cây nghệ tây [102]. Tác động của nano bạc lên hình thái và sinh lý của cây phụ thuộc vào kích thước và hình dạng của nano bạc. Nghiên cứu của Syu và cs (2014) trên 3 hình dạng khác nhau của nano bạc lên hình thái và đáp ứng phân tử của lồi Arabidopsis chỉ ra rằng nano bạc hình khối thập diện cho khả năng kích thích sinh trưởng rễ cao nhất; tuy nhiên, nano bạc hình cầu khơng tác động lên sự sinh trưởng rễ nhưng cho khả năng tích lũy anthocyanin cao nhất [121]. Cả 3 loại kích thước và hình dạng của nano bạc tác động đến khả năng tích lũy protein như: cell- division cycle kinase 2, protochlorophyllide oxidoreductase và fructose-1,6 bisphosphate aldolase cũng như cảm ứng sự biểu hiện gen liên quan đến tế bào. Ví dụ cảm ứng sự biểu hiện gen liên quan indoleacetic acid protein 8, 9-cis-epoxycarotenoid dioxygenase và đáp ứng dehydration. Ngồi ra, nano bạc hoạt hóa aminocyclopropane- 1-carboxylic acid (ACC) hạn chế sự kéo dài rễ Arabidopsis cũng như sự biểu hiện ACC synthase 7 và ACC oxidase 2, chỉ ra rằng nano bạc ức chế cũng như sự nhận diện của ethylen và có thể can thiệp vào sinh tổng hợp ethylen.
Trên lĩnh vực nông nghiệp ở Việt Nam, hiện nay thị trường trong nước xuất hiện nhiều chế phẩm dung dịch nano bạc sử dụng trong nuôi trồng thuỷ sản phòng bệnh cho tơm, cá; hoặc trong trồng trọt phịng ngừa sâu bệnh cho cây trồng. Đối với công nghệ sinh học thực vật, chưa có nhiều báo cáo hoặc nghiên cứu đi sâu về ảnh hưởng của nano kim loại lên cây trồng in vitro. Dương Tấn Nhựt và cs (2014) đã nghiên cứu ảnh hưởng nano bạc cũng lên sự tăng trưởng của cây cúc, dâu tây, đồng
tiền nuôi cấy in vitro [11]. Trong nghiên cứu này, nano bạc được bổ sung vào môi trường nuôi cấy với nồng độ từ 0 – 20 ml/l nhằm khảo sát ảnh hưởng của nano bạc lên sự sinh trưởng của cây cúc (Chrysanthemum sp.), dâu tây (Fragaria spp.) và đồng tiền (Gerbera jamesonii) trong điều kiện in vitro. Kết quả cho thấy nano bạc trong môi trường nuôi cấy ở nồng độ 10 ml/l cho sự sinh trưởng tốt nhất với đối tượng cúc và dâu tây, trong khi đối với đồng tiền là 5 ml/l. Tuy nhiên, khi tiếp tục tăng nồng độ, nano bạc lại gây ức chế và làm giảm sự tăng trưởng của các loại cây trong nghiên cứu. Các cây cúc đối chứng và cây cúc trong nghiệm thức bổ sung 10 ml/l nano bạc được tiếp tục khảo sát sự tăng trưởng trong giai đoạn vườn ươm. Trong điều kiện ex vitro, các cây cúc có nguồn gốc từ mơi trường có bổ sung nano bạc cho thấy có sự tăng trưởng tốt hơn cây đối chứng.