一种新型银纳米颗粒的制备及其抑制烟草赤星病菌的机制

【目的】利用生物多糖合成银纳米颗粒,并解析其对烟草赤星病菌(Alternaria alternata)的抑制活性及机理,探索生物多糖合成银纳米颗粒的农业应用前景,为开发安全、高效的抗菌剂提供理论依据。【方法】采用海藻酸钠作为还原剂与表面活性剂在水浴锅中(65℃)一步合成银纳米颗粒(S-AgNPs)。利用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、紫外分光光度计(UV-vis)、Zeta电位-粒径仪和X射线光电子能谱分析(XPS)分别对S-AgNPs粒径、分散性、稳定性及化学组成进行表征分析。应用Nano Measure软件统计TEM与AFM图像中S-AgNPs的平均粒径。采用平板生长速率法探究S-AgNPs在PDA培养基中浓度为0.0625、0.125、0.25、0.5、1.0μg·mL^-1时对赤星病菌菌丝生长的影响。赤星病菌在S-AgNPs浓度为1.0μg·mL^-1的液态PDA培养基(PDB)中培养后,分别通过测定菌丝的鲜重与干重、SEM观察、电导率测定和考马斯亮蓝G250染色,分析S-AgNPs对菌丝生长量、形态、细胞膜通透性和菌丝可溶性蛋白含量的影响。用孢子悬浮液注射接种法测试S-AgNPs在离体烟草叶片上对赤星病的防治效果。最后通过测定S-AgNPs对鲫鱼生长的影响分析海藻酸钠合成的银纳米颗粒的安全性。【结果】S-AgNPs的TEM、SEM、AFM图像分析表明该方法所合成的S-AgNPs具有分散性好,粒径统一,稳定性强等特点,平均粒径为9.83 nm。生测结果显示S-AgNPs在1.0μg·mL^-1时对烟草赤星病菌菌丝生长抑制率为83.9%。S-AgNPs处理组的菌丝鲜重与菌丝干重明显低于清水对照组,S-AgNPs可以明显破坏菌丝表面结构。进一步抑菌机制研究表明S-AgNPs主要通过抑制赤星病菌可溶性总蛋白合成而破坏其生物膜结构,降低生物膜保水能力,快速破坏菌丝细胞膜通透性,造成大量细胞质渗漏而抑制菌丝生长发育。最终,离体试验证实S-AgNPs能够有效地抑制烟草赤星病菌侵染烟草叶片,且S-AgNPs在有效浓度(1.0μg·mL^-1)内对鲫鱼无明显毒害作用,不影响其正常生命活动。【结论】建立的方法能够稳定合成分散性好,粒径统一,稳定性强的银纳米颗粒。该银纳米颗粒对烟草赤星病菌具有较强的抑制作用,可有效防治烟草赤星病,具有潜在的田间应用前景。