فعالیت ضدباکتریایی نانوذرات نقره‌ی سنتز شده با عصاره ی آبی سماق و نانوکامپوزیت نقره-کیتوزان علیه Xanthomonas perforans

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی ارشد سابق گروه گیاه پزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران.

2 استادیار گروه گیاهپزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

3 استادیار گروه تحقیقات زیست مواد دارویی زنجان، دانشکده داروسازی، دانشگاه علوم پزشکی زنجان، زنجان، ایران.

چکیده

چکیده
یکی از زمینه­های کاربردی نانوتکنولوژی استفاده از نانوذرات مختلف در مدیریت بیماری­های گیاهی است. لکه باکتریایی گوجه­فرنگی ناشی از باکتری  Xanthomonas perforans  یکی از بیماری­های مهم است که باعث کاهش کمیت و کیفیت محصول می­شود. این مطالعه با هدف بررسی فعالیت ضدباکتریایی نانوذرات نقره­ی بیوسنتز شده و نانوکامپوزیت نقره­–­کیتوزان علیه عامل بیماری لکه باکتریایی گوجه­فرنگی انجام شد. نانوذرات به روش سنتز سبز و با عصاره­ی آبی سماق سنتز شدند. اثر ضدباکتریایی غلظت­های مختلف نانوذرات با روش حداقل غلظت مهارکنندگی سنجیده شد. تشخیص نانوذرات سنتز شده با میکروسکوپ الکترونی روبشی و الگوی پراش اشعه ایکس انجام شد. نانوذرات نقره و نانوکامپوزیت شبه کروی با اندازه­ی میانگین به ترتیب 35 و 50 نانومتر سنتز شدند. حداقل غلظت مهارکنندگی نانوذرات نقره در غلظت 17 میلی­گرم بر لیتر و نانوکامپوزیت در ترکیب سه میلی­گرم بر لیتر نانوذره نقره و 94/6 میلی­گرم بر لیتر کیتوزان تعیین شد. در آزمایشات گلخانه­ای نیز نانوذرات نقره در غلظت­های 10، 50 و 100 میلی­گرم بر لیتر شدت بیماری لکه باکتریایی گوجه­فرنگی را روی نشاءها در مقایسه با شاهد کاهش دادند که بیشترین کاهش با 11/91 درصد مربوط به غلظت 100 میلی­گرم بر لیتر بود. همچنین شدت بیماری با استفاده از نانوکامپوزیت نقره-کیتوزان هم در سطح معنی­داری کاهش یافت. نتایج این پژوهش نشان داد که نانوذرات بیوسنتز شده علیه باکتری مورد مطالعه فعالیت ضدباکتریایی موثری داشتند.
 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Antibacterial Activity of Synthesized Silver Nanoparticles Using Sumac Aqueous Extract and Silver-Chitosan Nanocomposite against Xanthomonas perforans

نویسندگان [English]

  • Zahra Rabiee 1
  • Fatemeh Shahiyari 2
  • Somayeh Sadghian 3
1 Former M.Sc Student, Department of Plant Protection, Faculty of Agriculture, University of Zanjan, Zanjan, Iran.
2 Assistant Professor, Department of Plant Protection, Faculty of Agriculture, University of Zanjan, Zanjan, Iran.
3 Assistant Professor, Department of Pharmaceutical Biomaterials, School of Pharmacy, Zanjan University of Medical Sciences, Zanjan, Iran.
چکیده [English]

Abstract
One of the applications of nanotechnology is the use of different nanoparticles in the management of plant diseases. Bacterial spot of tomato caused by Xanthomonas perforans is a devastating disease of tomato that can reduce the quality and quantity of crop. This study aimed to evaluate the antibacterial effects of silver nanoparticles (AgNPs) and silver-chitosan nanocomposite against X. perforans. The nanoparticles were synthesized with sumac extract and the antibacterial activity of different concentrations of biosynthesized nanoparticles was evaluated with minimum inhibitory concentration method. The structure and physical properties of nanoparticles were investigated by scanning electron microscope and X-ray diffraction. The results showed that the AgNPs and nanocomposite had quasi-spherical shape in a uniform distribution with the average size about 35 and 50 nm respectively. Minimum inhibitory concentrations of green biosynthesized AgNPs and silver-chitosan nanocomposite were at concentrations of 17 mg/L, and 3 mg/L AgNPs/6.94 mg/L chitosan respectively. Also, in greenhouse experiments, nanoparticles at 10, 50 and 100 mg/L concentrations reduced the disease severity of the bacterial spot on seedlings when compared to the control. The greatest decrease in the disease severity was caused using 100 mg/L concentration of AgNPs (91.11%). The results of this study showed that synthesized nanoparticles had effective antibacterial activity against the causal agent of tomato bacterial spot.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Keywords: Bacterial spot of tomato
  • Disease severity
  • Minimum inhibitory concentration
  • Nanotechnology

مراجع

ابراهیمی ک، 1397. بیوسنتز نانوذرات مس با استفاده از عصاره آبی گل Postia puberula و بررسی فعالیت ضدباکتری آن. مجله پژوهش­های سلولی و مولکولی 31. صفحه­های 648 تا 661.
اصغری س، ابراهیمی سامانی س، سراج ز، خواجه خ، حسین خانی س، 1392. بهینه­سازی سنتز نانوذرات کیتوزان. زیست فناوری دانشگاه تربیت مدرس. 4، صفحه­های 21 تا 29.
نقش ن، سلیمانی ص و ترکان س، 1392. اثر مهاری نانوذرات نقره با عصاره اتانولی اکالیپتوس بر رشد باکتری E. coli  . مجله دانشگاه علوم پزشکی گرگان. 2، صفحه­های 60 تا 64.
طلیعی ف، صفایی ن و آقاجانی م، 1391. رابطه بین میزان شدت و وقوع بیماری پوسیدگی ذغالی سویا در استان گلستان. مجله پژوهش­های تولید گیاهی. 3، صفحه­های 125 تا 142.
Abdi GH, Salehi H and Khosh-khui M, 2008. Nano silver: a novel nanomaterial for removal of bacterial contaminants in valerian (Valeriana officinalis l.) tissue culture. Acta Physiologiae Plantarum 30 (5): 709–714.
Balouiri M, Sadiki M and Ibnsouda SK, 2016. Methods for in vitro evaluating antimicrobial activity: a review. Pharmaceutical Analysis 6(2):71-79.
Chowdappa P and Gowdan S, 2013. Nanotechnology in crop protection: status and scope. Pest Management in Horticultural Ecosystems 19: 131–151.
Constantin EC, Cleenwerck I, Maes M, Baeyen S, Van Malderghem C, De Vos P and Cottyn B, 2016. Genetic characterization of strains named as Xanthomonas axonopodis pv. dieffenbachiae leads to a taxonomic revision of the X. axonopodis species complex. Plant Pathology 65: 792–806.
El hadrami A, Adam LR, El hadrami I and Daayf F, 2010. Chitosan in plant protection. Marine Drugs 8(4): 968-987.
Jo YK, Kim BH and Jung G, 2009. Antifungal activity of silver ions and nanoparticles on phytopathogenic fungi. Plant Disease 93(10):1037-1043.
Khamhaengpol A and Siri S, 2017. Green synthesis of silver nanoparticles using tissue extract of weaver ant larvae. Materials Letters 192: 1-14.
Kong M, Chen XG, Xing K and Park HJ, 2010. Antimicrobial properties of chitosan and mode of action: a state of the art review. Food Microbiology 144(1): 51-63.
Li B, Liu B, Shan CH, Ibrahim M, Lou Y, Wang Y, Xie G, Lia HY and Sunb G, 2012. Antibacterial activity of two chitosan solutions and their effect on rice bacterial leaf blight and leaf streak. Society of Chemical Lndustry 69(2): 312–320.
Li Z, Yang F and Yang R, 2011. Synthesis and for improved nanotoxicity evaluation. Nano Today 6: 446-65.
Lokina S, Stephen A, Kaviyarasan V, Arulvasu C and Narayanan V, 2014. Cytotoxicity and antimicrobial activities of green synthesized silver nanoparticles. European Journal of Medicinal Chemistry 76: 256-263.
Ocsoy I, Paret ML, Ocsoy MA, Kunwar S, Chen T, You M and Tan w, 2013. Nanotechnology in plant disease management: DNA-directed silver nanoparticles on graphone oxide as antibacterial against xanthomonas perforans. American Chemical Society Nano 7(10): 1-16.
Opara EU and Odibo FJC, 2009. Studies and characterization of bacterial spot pathogen of tomato Xanthomonas campestris pv. vesicatoria. Molecular Genetics 1(2-4): 35-43.
Osdaghi E, Taghavi SM, Hamzehzarghani H, Fazliarab A and Lamichhane JR, 2016. Monitoring the occurrence of tomato bacterial spot and range of the causal agent Xanthomonas perforans in Iran. Plant Pathology 66(6): 990-1002.
Pal S, Tak YK and Song JM. 2007. Does the antimicrobial activity of silver nanoparticles depend on the shape of the nanoparticle? A study of the gram-negative bacterium Escherichia coli. Applied and Environmental Microbiology 73: 1712–20.
Paret LM, Vallad EG, Averett RD, Jones BJ and Olson MS, 2012. Photocatalysis: effect of light-activated nanoscale formulations of TiO2 on Xanthomonas perforans, and control of bacterial spot of tomato. Phytopathology. 103: 228-236.
Patel JK and Jivani NP, 2009. Chitosan based nanoparticles in drug deliver. Pharmaceutical Sciences and Nanotechnology 2(2): 517-522.
Potnis NS, Timilsina A, Strayer SH, Deepa K, Jeri B, Mathews P, Gary V and Jeffrey J, 2015. Bacterial spot of tomato and pepper: diverse Xanthomonas species with a wide variety of virulence factors posing a worldwide challenge. Molecular Plant Pathology 16(9): 907–20.
Rivas-cáceres RR, Stephano-hornedo JL, Lugo J, Vaca R, Aguila PD, Yañez-ocampo G, Mora-herrera ME, Díaz L, Cipriano-salazar M and Alaba P, 2018. Bactericidal effect of silver nanoparticles against propagation of Clavibacter michiganensis infection in Lycopersicon esculentum mill. Microbial Pathogenesis 115: 358–362.
Sadak MSH, 2019. Impact of silver nanoparticles on plant growth, some biochemical aspects, and yield of fenugreek plant (Trigonella foenum-graecum). Bulletin of the National Research Center 43. Doi.org/10.1186/s42269-019-0077-y
Sadighian S, Hosseini-monfared H, Rostamizadeh K and Hamidi M, 2015. Ph-triggered magnetic-chitosan nanogels (mcns) for doxorubicin delivery: physically vs. chemically cross linking approach. Advanced Pharmaceutical Bulletin 5(1): 115-120.
Salachna P, Byczy´nska A, Zawadzi´nska A, Piechocki R and Mizieli´nska M. 2019. Stimulatory effect of silver nanoparticles on the growth and flowering of potted oriental lilies. Agronomy 9. Doi:10.3390/agronomy9100610.
Sharma VK, Yngard RA and Lin Y, 2009. Silver nanoparticles: green synthesis and their antimicrobial activities. Advances in Colloid and Interface Science 145(1-2): 83-96.
Swati K, Choudhary M, Joshi A, and Saharan V, 2017. Assessment of Cu-chitosan nanoparticles for its antibacterial activity against Pseudomonas syringae pv. glycinea. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences 6(11): 1335-1350.
Tuomanen ED, Durack T and Tomasz A, 1986. Antibiotic tolerance among clinical isolates of bacteria. Antimicrobial Agents and Chemotherapy 30(4): 521-527.
Vanti GL; Nargund VB, Basavesha KN, Vanarchi R, Kurjogi M, Mulla SI, Tubaki S and Patil RR, 2019. Synthesis of Gossypium hirsutum-derived silver nanoparticles and their antibacterial efficacy against plant pathogens. Applied Organometallic Chemistry 33, e4630. Doi.org/10.1002/aoc.4630
Xing K, Zhu X, Peng X and Qin S, 2015. Chitosan antimicrobial and eliciting properties for pest control in agriculture: a review. Agronomy for Sustainable Development 35(2): 569–588
Yassin M, El-rahim A, El-samawaty AMA, Dawoud TM, Abd-elkader OH, Al maary KS, Hatamleh AA and Elgorban AM, 2016. Characterization and anti Aspergillus flavus impact of nanoparticles synthesized by Penicillium citrinum. Biological Sciences 24(6): 1243-1248.
پژوهش های کاربردی در گیاهپزشکی
دوره 9، شماره 1
خرداد 1399
صفحه 31-43

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 02 تیر 1399
  • تاریخ پذیرش: 02 تیر 1399

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار