在阅读此文之前,麻烦您点击一下“关注”,每日分享有价值的干货,服务农民,感谢支持!

西红柿易受真菌、细菌、病毒和线虫引起的几种疾病的影响,甚至在水果开始之前。影响西红柿的最严重疾病之一是早期枯萎病,这是由Alternaria solani(Sorauer)引起的。一种大型真菌属被称为Alternaria Nees。
它对某些品种,特别是Solani Sorauer,最具破坏性,导致世界各地西红柿和马铃薯植物的早期枯萎病,Solani对叶子、茎和果实进行定殖并导致属于茄科的高达78%的作物损失。
它通常在温暖潮湿的生长条件下出现。早期枯萎病的症状包括叶子上的圆形深棕色斑点,最终会变黄和变干,以及水果上的类似斑点,可能导致腐烂。

为了最大限度地提高西红柿产量,大量使用化肥和杀真菌剂。越来越多地使用这些杀虫剂对人类和其他生命形式有害。农药的有害影响取决于其毒性水平、污染水平和暴露时间。每年应用于农田作物的农药量达到250万吨。
对抗这种致命疾病的其他方法包括使用耐药品种和化学处理,以及在植物中培养系统性后天抗性。传统方法受到气候变化和抗药性疾病上升的限制。因此,需要对环境极其有效和安全的工具,以保护环境免受农药的破坏性影响。
纳米技术有可能通过疾病管理和快速疾病检测的新工具以及改善植物养分吸收来彻底改变农业行业。它为安全交付农用化学品提供了创新工具。但是这将需要应用AgNP来改善土壤质量、农药功能和植物开发、纳米颗粒的大小、类型和浓度都会影响它们对植物的影响。植物物种、其生长条件、其帆特性和土壤中AgNP的生物利用度也会影响银纳米颗粒的活性。

相比之下,生物方法使用微生物,如细菌、真菌和植物的细胞培养。植物优于其他生物来源的纳米颗粒合成,因为简单而容易的程序避免了维持细胞培养和非无菌环境的耗时过程。植物广泛可用,可以在当地采购,减少了对进口材料的需求。它们易于处理,是许多代谢物的丰富来源,并包括药理成分,在纳米颗粒的产生中作为还原剂和封盖剂,防止不良副产品的发生,并增强纳米颗粒的稳定性。
使用这个程序,人们可以合成具有独特特性的纳米颗粒,如提高稳定性、生物相容性和抗菌活性,既经济又环保。使用植物合成的纳米颗粒有许多应用,包括在生物医学、环境和能源相关领域。传统的化学合成方法通常需要危险化学品,但植物介导的合成消除了这种需求,使该过程更安全、更可持续。

这项研究旨在开发一种合成银纳米颗粒的绿色方法,并研究其作为纳米杀菌剂对抗番茄植物早期枯萎病的功效。在植物和纳米颗粒之间的相互作用中,评估了银纳米颗粒对植物的生长速度、生物量输出、产量和某些生化性状的影响。

一、有效影响
1、银纳米颗粒的体外抗真菌研究
测试病原体的径向生长用于评估绿色合成银纳米颗粒在体外条件下的抗真菌活性。结果确定了用印楝植物叶提取物制备的绿色合成银纳米颗粒作为对抗潜在真菌病原体的纳米杀菌剂的潜力。
据观察,与对照组相比,各种浓度的银纳米颗粒,即5、10、15、20、25和50 ppm,显著抑制了真菌培养的生长。随着NP浓度的增加,抑制率从20%增加到81%。在1.22 ± 0.033厘米区域的50 ppm AgNPs下观察到最大抑制率。
2、银纳米颗粒的体内抗真菌研究
在温室条件下,在花盆中测定了绿色合成银纳米颗粒对A. solani的体内抗真菌活性。结果表明,绿色合成银纳米颗粒控制了A. solani的生长,并在减少疾病方面发挥了积极作用。55 DAT后,纳达尔品种的对照植物的发病率为62.92%,而纳基布品种的植物为60.46%。它随着时间的推移而增加,在两个品种的植物中,在85 DAT时分别上升到88%和83.68%。
与对照组相比,喷洒标准剂量杀真菌剂的植物将疾病发病率降低了9%,发病率高达75%。银纳米颗粒浓度较低,即5 ppm,减少了病原体的生长,植物在55 DAT时,这两个品种的疾病发生率为45-49%。进一步治疗5 ppm的AgNPs使疾病发生率降低了50%以上。

AgNPs(10-20)浓度的增加分别抑制了两个品种的55 DAT和85 DAT的发病率40-75%和60-90%。还记录了每株植物的病变大小和数量,以确定AgNPs对两种番茄植物叶子的病原体生长的影响。
与对照组相比,使用AgNPs治疗的植物的病变/植物数量减少了50-95%,其大小从13.96 mm2减少到3.71 mm2,在55 DAT时为5-25 ppm的AgNPs,在85 DAT时高达2.95 mm2。用50 ppm的银纳米颗粒处理的植物叶子上没有记录症状。naqeeb品种的植物比nadar表现出更显著的AgNPs效果。

3、银纳米颗粒对番茄植物生长性状的影响
本研究还研究了银纳米颗粒如何影响番茄植物的发育特征,如嫩枝长度、根长、叶面积以及55和85 DAT的叶数。与对照组相比,结果显示,两种类型的番茄植物在暴露于10-20 ppm AgNPs时生长得更好。
当银纳米颗粒喷洒在叶子上时,计算了每种植物上的叶子数量及其大小。Nadar品种的叶面积分别为27.87平方厘米,naqeeb品种的叶面积分别为29.67平方厘米2,对照植物的叶子数量从55 DAT增加到85 DAT增加了40%。
与两个品种的对照相比,在55 DAT下以10 ppm和85 DAT处理的植物中以5 ppm处理的叶子数量增加了在naqeeb品种的植物中记录的最大叶面积为46.10平方厘米,在85 DAT时为5 ppm AgNPs。

4、银纳米颗粒对番茄植物生物量的影响
绿色合成银纳米颗粒的应用也影响了番茄植物的新鲜和干燥生物量。在55 DAT的纳达尔品种的对照植物中,芽新鲜和干燥的生物量为28.71克和8.36克,在85 DAT时增加到39.63和8.24克。在两种番茄植物中,银纳米颗粒使芽新鲜和干燥的生物量增加了75%,在55和85 DAT的浓度为5和10 ppm。
据记录,在55 DAT的纳达尔品种植物中,根的最大新鲜和干燥生物量为14.26克和5.24克,用10 ppm的银纳米颗粒处理,分别增加到21.77克和5.47克。类似的模式之后是naqeeb品种的植物,如表2所示。与对照组相比,银纳米颗粒(25和50 ppm)的更高浓度减少了两种植物的新鲜和干燥生物量。
5、银纳米颗粒对番茄植物光合色素的影响
绿色合成银纳米颗粒也影响光合色素,包括总叶绿素含量、叶绿素a和b以及类胡萝卜素。结果表明,较低的银纳米颗粒(5-10 ppm)浓度将两种类型的光合颜料改善了50%以上。浓度较高的AgNPs,如25和50 ppm,减少了叶绿素和类胡萝卜素,导致粮食生产和植物生长减少。
6、银纳米颗粒对番茄植物生物碱、黄酮类化合物、总可溶性糖和总可溶性蛋白质的影响
银纳米颗粒改善了植物的生长,并影响了各种基本生化物质的生产,如生物碱、总类黄酮、总可溶性糖和总可溶性蛋白质。


二、作用原理
银纳米颗粒增强了耐应激酶的活性,如过氧化物酶(PO)和多酚过氧化物酶(PPO)以及苯丙氨酸氨裂解酶(PAL),银纳米颗粒的使用增强了植物中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性。AgNPs可以通过增强植物的整体健康和保护其免受疾病侵害来改善番茄作物的生长、产量和质量。
当作为叶面喷雾剂使用时,银纳米颗粒的绿色合成对番茄植物的生长、发育、生产力和对病原体的抵抗力产生了积极影响。在包括西红柿在内的几种植物物种中,使用绿色产生的AgNPs已被证明可以改善嫩枝长度、根长度、叶数和叶面积。
由于AgNP刺激细胞分裂和伸长,芽长度、根长和植物高度都会增加。通过促进根系生长和促进土壤对养分的吸收,AgNPs增加了植物生长。土壤养分吸收的改善,叶子中的叶绿素含量增加,以及植物对外部压力有更好的弹性,被认为是生长特征上升的原因。

据报道,使用AgNPs增加了番茄产量。番茄植物的生长和果实产量被AgNPs以5 ppm的剂量增强。该研究的结论是,更大的植物活力和更强的抗氧化防御系统是产量增加的原因。番茄植物的水果产量已被证明受到银纳米颗粒(AgNPs)应用的影响。
根据接触的剂量和时间长短,AgNPs可能会对番茄植物的水果产量产生有利或不利的影响。根据某些研究,利用AgNPs可以提高植物生长和生理功能,包括光合作用、营养吸收和抗压能力,这反过来可以提高番茄植物的果实产量。
另一方面,通过引起氧化应激、降低光合作用和破坏植物的荷尔蒙平衡,更高浓度的AgNPs,如100或更多,可能会对番茄植物的发育和果实产量产生负面影响。


三、绿色合成AgNPs提高番茄植物生长和产量并保护它们免受早期枯萎病侵害
番茄植物是全球种植最广泛、经济上最重要的作物之一。农民在种植西红柿时面临的主要挑战是由Alternaria solani引起的早期枯萎病,这导致了巨大的产量损失。银纳米颗粒(AgNPs)由于其潜在的抗真菌活性,最近越来越受欢迎。本研究调查了绿色合成银纳米颗粒(AgNPs)在增强番茄植物生长和产量及其对早期枯萎病抗性的潜力。
AgNPs是使用印楝树的叶提取物合成的。与对照植物相比,经过AgNPs处理的番茄植物的植物高度(30%)、叶子数量、新鲜重量(45%)和干重(40%)显著增加。此外,与对照植物相比,经过AgNP处理的植物的疾病严重程度指数(DSI)(73%)和疾病发病率(DI)(69%)显著下降。

与对照组相比,用5和10 ppm AgNP处理的番茄植物达到了光合色素的最高水平,并增加了某些次级代谢物的积累。
AgNP治疗提高了番茄植物的压力耐受性,如PO(60%)、PPO(65%)、PAL(65.5%)、SOD(65.3%)、CAT(53.8%)和APX(73%)等抗氧化酶的活性更高。这些结果表明,使用绿色合成的AgNPs是一种有前途的方法,可以提高番茄植物的生长和产量,并保护它们免受早期枯萎病的侵害。总体而言,研究结果证明了基于纳米技术的解决方案对可持续农业和粮食安全的潜力。

本研究为绿色合成AgNPs的潜力提供了令人信服的证据,作为提高番茄植物生长和产量并保护它们免受早期枯萎病侵害的新方法。使用印楝树的叶提取物合成的AgNPs被发现对促进植物生长有效,这体现在番茄植物的植物高度、新鲜和干重、叶绿素、生物碱、总可溶性糖、类黄酮和总可溶性蛋白质的显著增加。
此外,与对照植物相比,使用AgNPs处理的植物的疾病严重程度和发病率显著降低,增加了抗氧化剂PO、PPO、PAL、SOD、CAT和APX的酶活性,表明它们作为生态友好和可持续的植物保护解决方案的潜力。这些发现凸显了使用绿色合成AgNP作为传统杀真菌剂的安全、有效和环保替代品的潜力,以保护作物和提高产量。
参考文献:
1. Exploring the efficacy of antagonistic rhizobacteria as native biocontrol agents against tomato plant diseases. Karthika S., Varghese S., Jisha M. 3 Biotech. 2020;10:320. doi: 10.1007/s13205-020-02306-1.
2. Bioactives and Pharmacology of Medicinal Plants. Apple Academic Press; Khan Z., Upadhyaya H. Palm Bay, FL, USA: 2023. Bioactive Compounds and Therapeutic Potential of Tomato ( Lycopersicon esculentum Mill.): A Review; pp. 225–243.
3. Activity of ethanolic extracts of spices grown in Tanzania against important fungal pathogens and early blight of tomato. Lengai G.M., Mbega E.R., Muthomi J.W. Bulg. J. Agric. Sci. 2021;27:1108–1117.
4. Shanmugasundaram S., Naganathan A., Annamalai M., Balasubramanian S. Parthiban S., Moorthy S., Sabanayagam S., Computer Vision and Machine Intelligence Paradigms for SDGs. Springer; Singapore: 2023. Deep Learning Based Recognition of Plant Diseases; pp. 83–93.
5. Dynamics of nutrient availability in tomato production with organic fertilisers. Bergstrand K.-J., Löfkvist K., Asp H. Biol. Agric. Hortic. 2020;36:200–212. doi: 10.1080/01448765.2020.1779816.
6. Antioxidants in Vegetables and Nuts—Properties and health Benefits. Kumar A., Kumar V., Gull A., Nayik G.A. Spinger Nature; Singapore: 2020. Tomato ( Solanum lycopersicon ) pp. 191–207.