Preparation and evalution of antifungal effects of a nanocomposite on three phytopathogenic fungi

Habibi-Yangjeh, Aziz and Davari, Mahdi and Shaker, Shirin and Hosseinzadeh, Sina Preparation and evalution of antifungal effects of a nanocomposite on three phytopathogenic fungi. University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text
DrHabibi-project-nanocomposite.pdf

Download (890kB)

Abstract

Abstract With regards to the consequences of uncontrolled use of pesticides in agriculture, the use of environment-friendly agents for plant diseases management in the last half-century has been strongly considered. In recent years, the use of nanotechnology in the control of human, plant and animal pathogens raised and has been associated with success. In this study, TiO2 -based nanocomposite (TiO2/AgBr) was first prepared by ultrasound irradiation, and then the effects of this material against Fusarium graminearum, F. oxysporum fsp. lentis, Botrytis cinerea and Sclerotinia sclerotiorum with one of two methods of spore suspension (bioreactor) and mixing with culture medium (macrodilution) were investigated. In the first way, the as-prepared nanocomposite was added to the spore suspension of the F. graminearum and, after a while, cultured on the MEA culture medium and the comparison between the treatments and the control was performed in terms of germination or macroconidium degradation. In this method, the effect of different weight percentages of silver bromide and calcination temperature were also examined. In the second examination, different concentrations of this nanocomposite (100, 150, 200, 300 and 400 ppm) were added to the PDA and then all three phytopathogenic fungi were cultured and the inhibitory percent was calculated as compared to the control. The resultant samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive analysis of X-rays (EDX) and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). The results showed that the nanocomposite with 20 wt% of silver bromide had the highest inhibitory effect on the mycelial growth of F. graminearum in the least time, so that all fungi were degraded in the initial times of treatment. For the 5, 10, 20, and 30% weights of the nanocomposites, inactivation of fungal spores after 60 minutes was 35.2%, 97.8%, 98.9%, and 98.7%, respectively, while for the pure TiO2, the inhibition rate was 13.42 %. Also, with increasing ultrasound irradiation time, inactivation rate constant decreased. It was also found that the antifungal activity of the nanocomposite without calcination was higher than those of the calcined samples. The results of the mixing of TiO₂/AgBr (20%) nanocomposite with PDA showed that with increasing nanocomposite concentration, the adsorption rate increased and as a result, the inhibitory effect on fungus increased. Considering the significant inhibitory effect of as-synthesized nanocomposite against phytopathogenic fungi and considering features such as simple synthesis and environmentally friendly nature, it seems that this nanocomposite can be used after supplementary field research and mass production to deal with these pathogens instead of chemical pesticides.

Item Type: Other
Persian Title: تهیه و بررسی اثرات ضدقارچی يك نانوکامپوزیت¬ بر روی سه قارچ بیماری¬زای گیاهی
Persian Abstract: چکیده با توجه به پیامدهای ناشی از کاربرد بی¬رویه سموم در کشاورزی، استفاده از عوامل سازگار با محیط زیست برای کنترل بیماری¬های گیاهی در نیم¬قرن اخیر به شدت مورد توجه قرارگرفته است. در سال‌های اخیر، بحث استفاده از فناوری نانو در کنترل بیمارگرهای انسانی، جانوری و گیاهی مطرح شده و تاکنون با موفقیت‌هایی همراه بوده است. در این مطالعه، ابتدا نانوكامپوزيت بر پايه دی¬اکسید تیتانیم (TiO2-AgBr) با روش تابش امواج فراصوت تهيه شده و سپس اثرات این ماده بر روي قارچ¬های Fusarium graminearum، F. oxysporum f.sp. lentis، Botrytis cinerea وS. sclerotiorum با یکی از دو روش سوسپانسیون اسپور (بیورآکتور) یا اختلاط با محیط کشت (ماکرودیلوشن) مورد بررسی قرار گرفت. در روش اول، نانوکامپوزیت تهیه شده به سوسپانسیون اسپور قارچ F. graminearum اضافه شد و بعد از سپری شدن مدت معین، روی محیط کشت MEA پخش شده و مقایسه بین تیمارها و شاهد از لحاظ جوانه¬زنی یا تخریب ماکروکنیدی انجام شد. در این روش، تاثیر درصدهای وزنی مختلف برمید نقره و دمای کلسینه نیز مورد بررسی قرار گرفت. در روش دوم نیز غلظت‌های مختلفی از این نانوكامپوزيت (100، 150، 200، 300 و 400 پی¬پی¬ام) به محیط کشت قارچی (PDA) افزوده شد و سپس هر سه قارچ بیماریزای مورد نظر در این محیط، کشت داده شدند و پس از مدت زمان مشخص، درصد بازدارندگی در مقایسه با شاهد محاسبه شد. خواص نانو¬کامپوزیت¬های تهيه شده توسط تکنيک¬هاي پراش پرتو ایکس (XRD)، ميکروسكوپ الکتروني روبشي (SEM)، پراکندگي انرژي پرتو ایکس (EDX)، طیف¬سنجی مادون قرمز (FT-IR) مورد مطالعه قرار ﮔرفت. نتایج نشان داد که نانوکامپوزیت با 20% وزنی از برمید نقره بیشترین میزان بازدارندگی از رشد قارچ F. graminearum را در کمترین زمان نشان می-دهد، به گونه¬ای که در زمان¬های ابتدایی تیمار شدن، تمامی قارچ¬ها تخریب شده بودند. برای درصد¬های وزنی 5، 10، 20 و 30 از نانوکامپوزیت TiO2/AgBr، غیرفعال¬سازی اسپور قارچ¬ها پس از 60 دقیقه تیمار، به ترتیب 2/35%، 84/97%، 93/98% و 76/98% بود، این در حالی است که برای TiO2 خالص، میزان بازدارندگی 42/13٪ بود. همچنین با افزایش زمان تابش امواج فراصوت تا 30 دقیقه، ثابت سرعت غیرفعال¬سازی افزایش یافت، اما بعد از آن، ثابت سرعت کاهش یافت. همچنین معلوم شد که فعالیت ضدقارچی نانوکامپوزیت کلسینه نشده بالاتر از نمونه¬های کلسینه شده می¬باشد. نتایج اختلاط نانوکامپوزیت (20%) TiO₂/AgBr با محیط کشت PDA نیز نشان داد که با افزایش غلظت نانوکامپوزیت، میزان جذب سطحی زیاد شده و در نتیجه، میزان بازدارندگی از رشد قارچ افزایش می¬یابد. با توجه به اثر بازدارندگی قابل توجه نانوکامپوزیت سنتز شده در برابر قارچ¬های بیماریزای گیاهی و با عنایت به ویژگی¬هایی مانند روش سنتز ساده و سازگاری با محیط زیست به نظر می¬رسد این نانوکامپوزیت می¬تواند پس از تحقیقات تکمیلی مزرعه¬ای، فرموله نمودن و تولید انبوه برای مقابله با این عوامل بیماریزا به جای سموم شیمیایی مورد استفاده قرار گیرد.
Subjects: Faculty of Basic Sciences > Department of Chemistry
Divisions > Faculty of Basic Sciences > Department of Chemistry
Divisions: Subjects > Faculty of Basic Sciences > Department of Chemistry
Faculty of Basic Sciences > Department of Chemistry
Date Deposited: 07 Nov 2020 06:16
Last Modified: 07 Nov 2020 06:16
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/12040

Actions (login required)

View Item View Item