(Bản quyền thuộc về NanoCMM Technology)
Công nghệ nano, là một trong những lĩnh vực khoa học hứa hẹn nhất, mang lại khả năng vô hạn của phát triển nhiều lĩnh vực, bao gồm cả nông nghiệp và làm vườn. Nano bạc là một trong những vật liệu nano mà tác dụng của nó đối với thực vật đang được nghiên cứu ngày nay. Nhiều thử nghiệm do các nhà khoa học tiến hành đã đánh giá khả năng sử dụng nano bạc như một chất điều tiết cho cây trồng, và cũng là một phương tiện để kéo dài tuổi thọ sau thu hoạch của hoa cắt cành và tán lá trang trí. Bài báo này tóm tắt một nghiên cứu toàn diện và có hệ thống về dữ liệu trên hoạt động của nano bạc và ứng dụng của nó trong làm vườn, xử lý sau thu hoạch và bảo quản hoa cắt cành và thực vật bán hoa
Đặc điểm nano bạc
Các nghiên cứu trong lĩnh vực công nghệ nano rất được ưu tiên và bao gồm các ngành khoa học chẳng hạn như: hóa học, vật lý, sinh học, kỹ thuật vật liệu, nông nghiệp và hơn thế nữa.
Công nghệ nano bao gồm tập hợp các kỹ thuật và phương pháp tạo ra các cấu trúc khác nhau với kích thước hạt từ 1 nm đến 100 nm [1,2]. Trong những năm gần đây, chúng ta có thể quan sát thấy rất nhiều trong các hạt nano kim loại, cả vì khả năng ứng dụng không giới hạn của chúng, cũng như các đặc tính sinh học, hóa học và vật lý khác thường của chúng.
Bạc là một trong những kim loại quý được phát hiện sớm nhất và là loại thuốc đặc biệt của nó
phẩm chất đã được biết đến vào năm 4000 trước Công nguyên [4]. Chức năng diệt khuẩn của bạc được biết đến kể từ khi thời cổ đại. Các đặc tính y học của nó đã được Hippocrates mô tả (trong thế kỷ IV trước Công nguyên) [5,6]. Từ lâu, các ion bạc đã được tìm thấy ứng dụng của chúng trong y học và dược phẩm, thú y và công nghiệp thực phẩm, và được sử dụng để bảo vệ khỏi
vi khuẩn, nấm và vi rút gây bệnh [6,7]. Do các hạt phân mảnh trong kích thước nano, bạc có được các thuộc tính mới khác biệt đáng kể với cấu trúc vĩ mô và cấu tạo cùng một hợp chất hóa học [8]. Nó là một hệ quả của sự hiện diện của một số lượng lớn các nguyên tử nằm trên bề mặt của hạt, có một tiếp xúc với môi trường bên ngoài [9]. Các hạt nano bạc có đặc điểm là lớn
diện tích bề mặt so với dạng micromet, có ảnh hưởng đáng kể đến sự hấp thụ đặc tính và hoạt tính diệt khuẩn chống lại vi khuẩn [10]. Bên cạnh các hạt nano bề mặt cụ thể của bạc cũng được đặc trưng bởi các phân số nguyên tử bề mặt lớn và có tính chất vật lý và hóa học độc đáo.
Cơ chế hoạt động của nano bạc
Các hạt nano được đặc trưng bởi hoạt tính sinh hóa cao hơn nhiều so với các cấu trúc vĩ mô và do đó ảnh hưởng hiệu quả hơn đến vi khuẩn hoặc nấm [5,6,12]. Các hạt nano của bạc có một khả năng cụ thể để oxy hóa các chất bao quanh nó. Một hạt nano bạc có đặc điểm là mang điện tích cao và vỏ của nó không có hai điện tử, điều này thu hút các vi sinh vật gây bệnh. Bằng cách đánh chặn các điện tử bị thiếu, các hạt nano bạc làm tổn thương và sau đó tiêu diệt mầm bệnh. Cơ chế này làm cho các hạt nano có khả năng diệt khuẩn, diệt nấm mạnh và có một số đặc tính diệt virut nhất định. Cơ chế của tác dụng nano trên nấm và vi rút cũng tương tự như tác động lên tế bào vi khuẩn. Nano bạc phá vỡ sự cân bằng nước của nấm và ảnh hưởng đến xúc tác phân hủy các lớp lipid-protein của virus [4]. Người ta đã chứng minh được rằng hoạt tính diệt khuẩn của các hạt nano phụ thuộc vào kích thước và hình dạng của các đám bọ chét, tuy nhiên, điều quan trọng cần nhấn mạnh là cơ chế vô hiệu hóa vi sinh vật vẫn chưa được giải thích một cách chính xác cho đến nay [13,14].
Hiệu quả của nano bạc trong trồng trọt
Đánh giá này thu thập thông tin về nano bạc được cung cấp bởi nghiên cứu gần đây, đặc biệt là khi được sử dụng trong nghề làm vườn. Các ứng dụng của nano bạc làm tăng chiều cao cây trồng [15,16,18], số lá [16], trọng lượng rễ [19,20], sinh khối của cây [15,16,25,38], nảy mầm của hạt [ 19,20,25,28,36,37], năng suất hạt [15,16], chất lượng quả [18], chiều dài thân [22,30], đường kính diện tích tán [21], chiều dài rễ [19,20 , 22,24,25,27,30,32,35-37], sự sinh trưởng và phát triển của mẫu cấy trong điều kiện nuôi cấy in vitro [31] và số lượng nguyên bào [30]. Việc bổ sung nồng độ nano bạc thích hợp làm tăng hàm lượng chất diệp lục [27], carotenoid [22], flavonoid [31], hiệu suất lượng tử quang hợp [27], hoạt tính của enzym, hàm lượng axit parahydroxy benzoic [17], α-terpinyl axetat [ 21], cũng như các hoạt động của enzym chống oxy hóa [29]. Kết quả thực nghiệm về việc sử dụng nano bạc trên cây trồng được tóm tắt trong Bảng 1.
Bảng 1 Tác dụng kích thích sinh trưởng của nano bạc trên cây trồng
| Trồng trọt | Nồng độ nano bạc | Phương pháp ứng dụng | Hiệu quả | Nguồn tham khảo |
| Húng quế ( Ocimum basilicum )
| (20, 40 và 60 ppm) | Phun ở giai đoạn phát triển của hạt | ● Tăng chiều cao cây trồng ● Cải thiện trọng lượng khô của cây ● Nâng cao năng suất hạt giống | [15]
|
| Cây lưu ly ( Borago officinalis )
| (20, 40 và 60 ppm)
| Phun lên cây vào 125 ngày sau khi trồng trọt | ● Cải thiện năng suất hạt giống ● Tăng số lượng lá ● Nâng cao chiều cao cây trồng ● Cải thiện trọng lượng khô của cây ● Tăng trọng lượng khô của chùm hoa | [16]
|
| Thầu dầu ( Ricinus communis )
| (100, 200, 500, 1000, 2000, 4000 ppm ) | Ngâm hạt | ● Tăng hoạt động của enzym ● Hàm lượng axit parahydroxy benzoic nâng cao | [17]
|
| Quả dưa chuột ( Cucumis sativus )
| (kích thước trung bình 50 nm, mật độ khối 0,92 g.ml-1, diện tích bề mặt riêng 10,1 m2.g-1) ở 500, 1000, 1500, 2000, 2500 và 3000 ppm) | Phun 7 ngày một lần trong 14 tuần | ● Tăng chiều cao cây trồng ● Cải thiện số lượng trái cây ● Tăng trọng lượng trái cây ● Tăng chiều dài của trái | [18]
|
| Thì là (Foeniculum vulgare) | (0, 20, 40, 60, 80, 100 ppm và 0, 30, 60, 90,120,150,180 ppm) | Thêm vào môi trường in vitro | ● Tăng tỷ lệ nảy mầm ● Cải thiện trọng lượng tươi gốc ● Chiều dài rễ nâng cao | [19]
|
| Cỏ linh lăng ( Trigonella foenum graecum )
| (0, 10, 20, 30, 40 ppm ) | Ngâm hạt (15 ml trong 12 ngày) | ● Tăng chiều dài rễ ● Cải thiện trọng lượng tươi gốc ● Tăng trọng lượng khô rễ ● Tăng khả năng nảy mầm của hạt | [20] |
| Ferula rigidula (Thymus kotschyanus) | (0, 20, 40, 60, 80 và 100 pm) | Ngâm hạt | ● Tăng đường kính diện tích tán cây ● Thời gian ra hoa rút ngắn ● Tinh dầu cải tiến ● Nâng cao năng suất thảo mộc ● Tăng hàm lượng α-terpinyl axetat | [21] |
| Củ cải đường (Beta vulgaris) | (0,5, 15 ppm hoặc 0,5, 15 mg / kg) | Thêm vào môi trường và đất | ● Chiều dài rễ nâng cao ● Tăng chiều dài thân cây ● Cải thiện hàm lượng carotenoid | [22] |
| Cỏ lúa mạch đen (Lolium multiflorum) | (1, 5, 10, 20, 40 ppm ) | Ngâm hạt trong 1 giờ | ● Ức chế sự phát triển của cây con | [23] |
| Dâm bụt (Hibiscus rosa sinensis) | Thêm vào IAA và BA | ● Chiều dài rễ nâng cao ● Tăng số lượng rễ | [24] | |
| Đậu lăng (Lens culinaris) | (10, 20, 30 and 40 ppm) | Thêm vào hạt giống (15 ml trong 14 ngày) | ● Tăng chiều dài rễ ● Cải thiện độ dài chụp ● Khối lượng khô tăng lên ● Tăng cường khả năng nảy mầm của hạt giống | [25] |
| Đậu xanh (Phaolus radiatus) | (5, 10, 20, 40 ppm và 500, 1000, 2000 ppm) | Thêm vào môi trường thạch và đất | ● Ức chế sự phát triển của cây con | [26] |
| Cải bẹ xanh (Brassica juncea) | (25, 50, 100, 200 and 400 ppm) | Thêm vào môi trường in vitro | ● Tăng chiều dài gốc ● Hàm lượng chất diệp lục tăng cường ● Cải thiện hiệu suất lượng tử quang hợp | [27] |
| Kê ngọc trai (Pennisetum glaucum) | (20 and 50 ppm ) | Ngâm hạt trong 2 giờ | ● Tăng khả năng nảy mầm của hạt ● Cải thiện độ dài chụp ● Chiều dài rễ nâng cao | [28] |
| Thiên trúc quỳ Hay Phong lữ châu Phi (Pelargonium zonale) | (0, 20, 40, 60, and 80 ppm ) | Phun 50 mL | ● Tăng hoạt động của các enzym chống oxy hóa ● Giảm quá trình peroxy hóa lipid ● Cải thiện tuổi thọ của cánh hoa ● Giảm độ ép của cánh hoa | [29] |
| Khoai tây (Solanum tuberosum) | (0, 1.0, 1.5, and 2.0 ppm) | Thêm vào môi trường in vitro | ● Tăng chiều dài thân cây ● Chiều dài rễ được cải thiện ● Giảm số lượng nguyên bào cô lập ● Khả năng tồn tại của các nguyên bào cô lập bị giảm | [30] |
| Khoai tây ‘White Desiree’ (Solanum tuberosum) | (kích thước trung bình 20 nm, hình cầu và bề mặt cụ thể diện tích 18-22 m2 / g ở 0, 2, 10, 20 ppm) | Thêm vào môi trường in vitro | ● Tăng hàm lượng flavonoid ● Tổng số phenol được nâng cao ● Cải thiện sự tăng trưởng và phát triển của mẫu cấy trong điều kiện nuôi cấy trong ống nghiệm | [31] |
| Củ cải (Raphanus sativus) | (125, 250, and 500 ppm ) | Thêm vào môi trường in vitro | ● Hàm lượng nước giảm ● Chiều dài rễ giảm | [32] |
| Hoa hồng (Rosa hybrida) | (0, 50, 100 và 150 ppm) | Thêm vào môi trường in vitro | ● Giảm ô nhiễm vi khuẩn ● Giảm tốc độ tiết ra phenol | [33] |
| Cây rum (Carthamus tinctorius) | (20, 40, 60 ppm) | Ngâm hạt | ● Tăng số lượng hạt giống nảy mầm ● Cải thiện số lượng chùm hoa | [34] |
| Nghệ tây (Crocus sativus) | (0, 40, 80 or 120 ppm) | Ngâm giả thân 90 phút | ● Tăng số lượng rễ ● Chiều dài rễ được cải thiện ● Tăng trọng lượng lá khô | [35] |
| Cà chua (Lycopersicon esculentum) | (0, 25, 50, 75 and 100 ppm) | Ngâm hạt (5 giây ba lần trong 1h) | ● Tăng chỉ số nảy mầm trong giai đoạn đầu ● Chiều dài rễ giảm ● Chiều dài chồi giảm | [36] |
| Cà chua (Solanum lycopersicum) | (0.05, 0.5, 1.5, 2, 2.5 ppm ) | Ngâm hạt 2h | ● Tăng tỷ lệ nảy mầm ● Cải thiện tỷ lệ nảy mầm ● Chiều dài rễ nâng cao ● Tăng trọng lượng cây con tươi và khô | [37] |
| Cải bẹ (Brassica juncea) | (50 and 75 ppm) | Phun lá | ● Cải thiện trọng lượng khô của chồi ● Tăng trọng lượng chồi tươi ● Thời lượng chụp nâng cao | [38] |
Như đã chứng minh trong nhiều nghiên cứu [39-41,43,44,46-59], nano bạc có thể là một tác nhân hiệu quả kéo dài tuổi thọ sau thu hoạch của hoa cắt cành. Tác dụng tích cực của nano bạc đối với tuổi thọ của hoa cắt thể hiện trong ngày đã được báo cáo đối với keo [39], alstroemeria [40], aspidistria [41], cẩm chướng [42,43], hoa cúc [44-46], lan Nam Phi [47] , hoa đồng tiền [48-50], hoa lay ơn [51], hoa huệ phương Đông [52,53], hoa hồng [54-58], hoa huệ [59,60] và tulip [62]. Kết quả nghiên cứu cho thấy nano bạc có tác động tích cực đến trọng lượng tươi của hoa [39,41,49,52-54,59,61], đường kính gốc [59], tỷ lệ sống và độ mọng nước của hoa cắt cành [45] , sự hấp thụ dung dịch [39,41,48,50,51-56,58,59], cân bằng nước [58], hàm lượng chất diệp lục [40,60,61], độ dẫn khí khổng [55], chùm hoa mở [44,47] , chỉ số độ xanh [41,46] và rò rỉ chất điện giải [60]. Dữ liệu tài liệu cung cấp bằng chứng cho thấy nano bạc rất hiệu quả trong việc hạn chế sự phát triển của hệ vi sinh nước [42,45,48,50-53,55], sản xuất ethylene [57], cũng như quần thể vi khuẩn [42]. Kết quả thí nghiệm về việc sử dụng nano bạc trong hoa cắt cành và hoa phụ được tóm tắt trong Bảng 2.
Bảng 2. Ảnh hưởng của nano bạc đối với hoa cắt cành và thực vật bán hoa.
| Trồng trọt | Nồng độ nano bạc | Phương pháp ứng dụng | Hiệu quả | Nguồn tham khảo |
| Cây keo (Acacia holosericea) | (trung tính 4 hoặc 40 mg L-1, axit 0,5 hoặc 5 mg L-1 và ion 0,5 hoặc 1 mg L-1) | Pulsing for 24 h | ● Tăng tuổi thọ của lá ● Cải thiện khối lượng chồi lá ● Tăng cường tiêu thụ dung dịch của thực vật | [39] |
| Hoa Lily ‘Rosada’ (Alstroemeria) | (15, 20 and 25 ppm) | Thêm vào dung dịch bình cắm hoa | ● Tăng tuổi thọ bình hoa ● Giảm cổ cong ● Cải thiện hàm lượng chất diệp lục | [40] |
| Aspidistra (Aspidistra elatior) | (0.01%, 0.02% and 0.04%) | Thêm vào dung dịch bình cắm hoa | ● Tăng chỉ số độ xanh của laminas ● Cải thiện trọng lượng tươi ● Tuổi thọ bình hoa kéo dài ● Tăng khả năng hấp thụ dung dịch tương đối | [41] |
| Hoa cẩm chướng (Dianthus caryophyllus) | (0, 5, 10 and 15 mg L-1 ) | Pulsing for 24 h | ● Giảm căng thẳng oxy hóa ● Cải thiện hệ thống chống oxy hóa ● Giảm quần thể vi khuẩn | [42] |
| Hoa cẩm chướng ‘Cream Viana’ (Dianthus) | (2 and 4 ppm) | Pulsing for 48 h | ● Tuổi thọ bình hoa kéo dài ● Tăng hàm lượng anthocyanins | [43] |
| Hoa cúc ‘Puma’ (Chrysanthemum) | (0.01, 0.05, 0.1, 0.5, 1, and 5 mM) | Thêm vào dung dịch bình cắm hoa | ● Mở chùm hoa được thúc đẩy ● Tăng tuổi thọ bình hoa | [44] |
| Hoa cúc (Hoa cúc morifolium) | (0, 5, 10 and 20 ppm ) | Pulsing for 24 h | ● Tăng khả năng sống sót và mọng nước của hoa cắt cành ● Khuẩn lạc vi khuẩn thân giảm | [45] |
| Hoa cúc ‘Feeling Green’ (Chrysanthemum) | Colloidal silver (0.01, 0.02 and 0.04%) | Thêm vào dung dịch bình cắm hoa | ● Tuổi thọ bình hoa kéo dài ● Giảm cân bị ức chế ● Tăng chỉ số độ xanh của lá | [46] |
| Hoa lan Freesia (Freesia) | Nano silver (5, 10 and 15 ppm) | Thêm vào dung dịch bình cắm hoa | ● Tăng tuổi thọ bình hoa ● Cải thiện số lượng bông hoa đã mở | [47] |
| Hoa đồng tiền (Hoa đồng tiền jamesonii) | (1, 2, 3, 4 and 5 ppm ) | Thêm vào các giải pháp bảo quản | ● Ức chế sự phát triển của vi sinh vật trong dung dịch bình ● Tuổi thọ bình hoa kéo dài ● Tăng mức tiêu thụ dung dịch của cây trồng | [48] |
| Hoa đồng tiền (Gerbera jamesonii) | 5 hoặc 10 ppm | Thêm vào dung dịch bình cắm hoa | ● Tăng trọng lượng tươi ● Tuổi thọ bình hoa kéo dài | [49] |
| Hoa đồng tiền Gerbera ‘Ruikou’ (Gerbera jamesonii) | (2-5 nm) ở 5 ppm | Xung quanh thân cây trong 24 giờ | ● Ức chế vi khuẩn phát triển ● Hút nước được duy trì ● Tuổi thọ bình hoa kéo dài | [50] |
| Hoa lay ơn (Gladiolus hybridus) | (10, 25, 50 ppm ) | Pulsing for 24 h | ● Tuổi thọ bình hoa kéo dài ● Tăng hấp thụ nước ● Giảm thất thoát nước ● Sự xâm nhập của vi khuẩn bị ức chế và sự hình thành màng sinh học trên bề mặt cắt thân | [51] |
| Lily ‘Bouquet’ (Lilium orientalis) | (5, 15, 25, 35 ppm) | Thêm vào dung dịch bình cắm hoa | ● Bình hoa kéo dài tuổi thọ ● Tăng khả năng hấp thụ dung dịch ● Cải thiện trọng lượng tươi ● Thuộc địa vi khuẩn bị ức chế trong hai ngày đầu tiên của vòng đời bình | [52] |
| Lily ‘Shocking’ (Lilium orientalis) | (5, 15, 25, 35 ppm) | Adding to vase solutions | ● Bình hoa kéo dài tuổi thọ ● Tăng khả năng hấp thụ dung dịch ● Cải thiện trọng lượng tươi ● Thuộc địa vi khuẩn bị ức chế trong hai ngày đầu tiên của vòng đời bình | [53] |
| Rosa ‘Tineke’ (Rosa hybrida) | (1, 3, 5 ppm ) | Thêm vào dung dịch bình cắm hoa | ● Tăng tuổi thọ bình hoa ● Cải thiện hàm lượng nước ● Tăng trọng lượng tươi | [54] |
| Hoa hồng ‘Avalanche’ and ‘Fiesta’ (Rosa) | (50, 100, and 200 mg L− 1) | Pulsing | ● Tăng tuổi thọ bình hoa ● Cải thiện tỷ lệ hút nước ● Tăng trọng lượng tươi ● Giảm số lượng vi khuẩn ● Mất nước giảm thiểu ● Tăng độ dẫn điện của khí khổng ● Cải thiện tỷ lệ thoát hơi nước | [55] |
| Hoa hồng ‘Cherry Brandy’ (Rose) | Nano-silver (1, 2.5 or 5%) | Thêm vào dung dịch bình cắm hoa | ● Increased vase life ● Improved solution uptake ● Retarded weight loss ● Disinfected vase solution ● Prevented vase solution microbial proliferation | [56] |
| Hoa hồng ‘First Red’ (Rose) | (25, 50 and 100 ppm) | Pulsing for 24 h | ● Tuổi thọ bình hoa kéo dài ● Ức chế sự phát triển của vi sinh vật ● Giảm sản xuất ethylene | [57] |
| Hoa hồng Rose ‘Movie Star’ (Rose) | (0.5 and 10 ppm) | Xung trong 24 giờ và sau đó được giữ trong nồng độ thấp của dung dịch NS | ● Cải thiện cân bằng nước ● Tuổi thọ bình hoa kéo dài ● Tăng khối lượng hoa | [58] |
| Hoa huệ Tuberose (Polianthus tuberosa) | (15, 30 and 45 ppm) | Thêm vào các giải pháp bảo quản | ● Kéo dài tuổi thọ ● Tăng đường kính gốc ● Cải thiện khả năng hút nước ● Tăng trọng lượng tươi ● Tăng khả năng hấp thụ nước tương đối | [59] |
| Hoa huệ ‘Peril’ (Polianthes tuberosa) | (0.5, 10 and 15 ppm) | Thêm vào dung dịch bình cắm hoa | ● Tăng hàm lượng chất diệp lục ● Giảm rò rỉ chất điện giải | [60] |
| Hoa Tulip ‘White Parrot’ (Tulipa gesneriana) | (10, 20 and 40 mg L-1 ) | Thêm vào dung dịch bình cắm hoa | ● Tăng trọng lượng tươi cuối cùng ● Cải thiện phần trăm trọng lượng tươi ban đầu ● Chiều dài thân cuối cùng được nâng cao ● Tăng phần trăm chiều dài thân ban đầu ● Cải thiện hàm lượng chất diệp lục | [61] |
Kết luận
Đánh giá của chúng tôi cho thấy nano bạc có thể được sử dụng trong thực hành làm vườn như một chất điều hòa sinh trưởng thực vật tiềm năng. Hiệu quả của nano bạc phụ thuộc vào loài thực vật, nồng độ, phương pháp sử dụng, cũng như điều kiện sinh trưởng và giai đoạn phát triển. Vì vậy, chúng tôi kết luận rằng nghiên cứu sâu hơn về các vấn đề gây tranh cãi hoặc tranh chấp và tập trung vào các vấn đề chưa được giải quyết liên quan đến việc sử dụng nano bạc trong cây trồng là cần thiết
Nguồn: Nano-silver as a potential biostimulant for plant – A review
Department of Horticulture, Faculty of Environmental Management and Agriculture,
West Pomeranian University of Technology, Szczecin, Poland
