木霉菌生物合成纳米银的条件优化、抗菌活性及生物安全评价的研究

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甜瓜枯萎病是甜瓜生产中常见的土传病害,发病率高达50-70%,严重制约着甜瓜产业的发展。农业防治上多采用化学防治,但化学药剂易污染环境,降低甜瓜的品质,同时长期大量和无限制使用还易使病原菌产生抗药性,因此在生产上需要即对环境无污染又对植物无不良影响的防治方法。纳米银(Silver Nanoparticles,AgNPs)已经被证明是有效地抗菌剂,可以利用生物合成法合成纳米银,结合生防木霉菌进行甜瓜枯萎病的防治,从而探索一种适合甜瓜枯萎病防治的新路。本研究利用长枝木霉菌发酵液与硝酸银结合,生物合成纳米银,采用正交试验的方法对纳米银的合成条件进行优化,通过纳米银的合成量、纳米银对尖孢镰刀菌的抑菌活性和综合评分三个指标筛选出较优的合成条件,并对条件较优的纳米银进行表征分析;同时研究了纳米银对甜瓜生长发育的影响及其对甜瓜枯萎病的防治效果和纳米银对尖胞镰刀菌的抗菌机理,并利用家蚕和柞蚕研究了纳米银的生物安全性。研究结果如下:1.长枝木霉菌发酵液可以有效合成纳米银,纳米银的最优合成条件为硝酸银的浓度为2 mmol·L-1、反应温度55℃、溶液p H 5,合成量达到54.13 mg,抑菌率达到56.11%;纳米银的表征分析表明,纳米银的粒径分布在25-35 nm,分散性较好,形状为球形或者伪球形,结构为面心立方结构,表面官能团结构丰富,稳定性强。2.长枝木霉菌合成的纳米银对甜瓜种子生长发育有一定影响,25 mg·L-1的纳米银能够促进甜瓜种子的萌发和生长,种子的发芽率、根长和须根数均显著增加;同时能够降低甜瓜枯萎病的发病率。3.纳米银的抗菌机理研究表明,纳米银能够通过尖孢镰刀菌细胞壁,附着在尖孢镰刀菌的细胞膜上,从而破坏细胞膜结构,导致细胞内容物泄漏,细胞内可溶性蛋白质和可溶性糖大量流失;同时改变尖孢镰刀菌的SOD和POD酶活,都呈先升高后降低,CAT酶活性呈下降趋势。4.纳米银的生物安全性评价研究表明,低浓度纳米银(100 mg·L-1)对家蚕和柞蚕幼虫的生长发育没有影响,蚕幼虫的体重、食下量、生长发育时间和茧质等都与对照组无显著差异;柞蚕幼虫的CAT酶活力与对照组无显著差异性,POD和肠液蛋白酶活性均高于对照组。综合分析表明,生物合成的纳米银对蚕无毒性。
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