نانوذرات اکسید نیکل: نانوذرات نسل جدید برای مبارزه با باکتری Xanthomonas oryzae pv. oryzae و افزایش رشد گیاه برنج

اخیراً نانوتکنولوژی یکی از امیدوارکننده‌ترین فناوری‌هایی است که در تمام زمینه‌های تحقیقاتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. تولید نانوذرات فلزی با استفاده از قطعات گیاهی به دلیل سازگاری با محیط زیست و اثربخشی آن مورد توجه قرار گرفته است. بنابراین، ما کاربردهای احتمالی نانوذرات اکسید نیکل سنتز شده بیولوژیکی (NiONPs) را بررسی کردیم. در این مطالعه، NiONPs به روش بیولوژیکی با استفاده از عصاره آبی کلاله زعفران (Crocus sativus L) سنتز شدند. ساختار، مورفولوژی، خلوص و خواص فیزیکوشیمیایی نانوذرات به‌دست‌آمده از طریق میکروسکوپ الکترونی روبشی/انتقال متصل به طیف پراکنده انرژی، پراش پرتو ایکس و تبدیل فوریه مادون قرمز تأیید شد.

NiONPهای کروی شکل با فرمول Debye Scherer دارای ابعاد میانگین 41.19 nm هستند. استفاده از NiONPs در شرایط آزمایشگاهی به ترتیب 50، 100 و 200 میکروگرم بر میلی لیتر، ناحیه شفافی به اندازه 2.0، 2.2 و 2.5 سانتی متر ایجاد کرد. درمان سلول Xoo با NiONPs رشد و تشکیل بیوفیلم را به ترتیب 88.68% و 83.69% در 200 میکروگرم در میلی لیتر کاهش داد. افزودن 200 میکروگرم بر میلی‌لیتر NiONP به سلول‌های Xoo مقدار قابل‌توجهی ROS در مقایسه با شاهد تولید کرد. آپوپتوز باکتریایی به طور چشمگیری از 1.05٪ (شاهد) به 99.80٪ (200 میکروگرم در میلی لیتر NiONPs) افزایش یافت. در مقایسه با شاهد، گیاهان برنج تیمار شده با 200 میکروگرم در میلی لیتر NiONPs به طور قابل توجهی ویژگی های رشد و زیست توده را بهبود بخشیدند.

جالب توجه است که نسبت سطح برگ بیمار در گیاهان آلوده با Xoo تیمار شده با NiONP از 74 درصد در گیاهان بیمار به 22 درصد کاهش یافت. در مجموع، NiONPs اثربخشی خود را به عنوان یک ابزار امیدوارکننده به عنوان یک نانو باکتری‌کش در مدیریت عفونت باکتریایی ناشی از Xoo نشان می‌دهد.

Recently, nanotechnology is among the most promising technologies used in all areas of research. The production of metal nanoparticles using plant parts has received significant attention for its environmental friendliness and effectiveness. Therefore, we investigated the possible applications of biological synthesized nickel oxide nanoparticles (NiONPs). In this study, NiONPs were synthesized through biological method using an aqueous extract of saffron stigmas (Crocus sativus L). The structure, morphology, purity, and physicochemical properties of the obtained NPs were confirmed through Scanning/Transmission Electron Microscopy attached with Energy Dispersive Spectrum, X-ray Diffraction, and Fourier transform infrared.

The spherically shaped NiONPs were found by Debye Scherer’s formula to have a mean dimension of 41.19 nm. The application of NiONPs in vitro at 50, 100, and 200 μg/mL, respectively, produced a clear region of 2.0, 2.2, and 2.5 cm. Treatment of Xoo cell with NiONPs reduced the growth and biofilm formation, respectively, by 88.68% and 83.69% at 200 μg/mL. Adding 200 μg/mL NiONPs into Xoo cells produced a significant amount of ROS in comparison with the control. Bacterial apoptosis increased dramatically from 1.05% (control) to 99.80% (200 μg/mL NiONPs). When compared to the control, rice plants treated with 200 μg/mL NiONPs significantly improved growth characteristics and biomass. Interestingly, the proportion of diseased leaf area in infected plants with Xoo treated with NiONPs reduced to 22% from 74% in diseased plants.

Taken together, NiONPs demonstrates its effectiveness as a promising tool as a nano-bactericide in managing bacterial infection caused by Xoo.