Sử dụng MgO nanoparticles (NPs) trong nông nghiệp

Tài liệu 1: Toxicity Effects and Mechanisms of MgO Nanoparticles on the Oomycete Pathogen Phytophthora infestans and Its Host Solanum tuberosum

• Nghiên cứu: Nghiên cứu này đánh giá độc tính trực tiếp của MgO NPs đối với mầm bệnh Phytophthora infestans (gây bệnh mốc sương khoai tây) và tác dụng bảo vệ khoai tây khỏi mầm bệnh này.

• Phương pháp: Sử dụng kính hiển vi điện tử quét (SEM), phân tích hoạt tính enzyme chống oxy hóa, và phân tích phiên mã gen.

• Kết quả: MgO NPs nồng độ thấp (50 µg/mL) có thể bảo vệ khoai tây khỏi P. infestans. MgO NPs phá hủy bề mặt tế bào của P. infestans, gây ra stress oxy hóa liên tục và ức chế hoạt động vận chuyển màng tế bào và các con đường trao đổi chất thiết yếu. MgO NPs không có tác động độc hại đáng kể đối với khoai tây, mà thậm chí có thể thúc đẩy tăng trưởng và khả năng kháng bệnh của cây thông qua việc điều chỉnh các con đường truyền tín hiệu hormone thực vật.

• Kết luận: Stress oxy hóa liên tục, phá vỡ bề mặt tế bào, và ức chế hoạt động vận chuyển màng và các con đường trao đổi chất thiết yếu là ba cơ chế độc hại chính của MgO NPs đối với P. infestans.

Tài liệu 2: Molecular Analysis of MgO Nanoparticle-Induced Immunity against Fusarium Wilt in Tomato

• Nghiên cứu: Nghiên cứu này nhằm mục đích làm rõ cơ chế gây miễn dịch của MgO NPs đối với bệnh héo Fusarium trên cà chua do nấm Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici (FOL) gây ra.

• Phương pháp: Phân tích phiên mã so sánh và kính hiển vi mô rễ cà chua được xử lý theo tám điều kiện khác nhau.

• Kết quả: Rễ cà chua được xử lý trước với MgO NPs cho thấy khả năng kháng FOL mạnh. Phân tích làm giàu Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) cho thấy Rcr3 (mã hóa protease ngoại bào) và RbohD (mã hóa NADPH oxidase) được điều hòa tăng cường khi rễ cà chua được xử lý trước với MgO NPs và được gây nhiễm FOL. Protein giàu glycine (SIGRP4) được biểu hiện nhanh chóng trong rễ được xử lý trước với MgO NPs và được gây nhiễm FOL. SIGRP4 tích lũy trong thành tế bào của tế bào biểu bì và mạch máu của rễ được xử lý trước với MgO NPs, và khi được gây nhiễm FOL, SIGRP4 tích lũy nhiều hơn trong thành tế bào của các mô vỏ trong vòng 48 giờ.

• Kết luận: Nghiên cứu cung cấp những hiểu biết mới về cơ chế miễn dịch do MgO NP gây ra trên cà chua chống lại bệnh héo Fusarium. Miễn dịch ngoại bào đóng vai trò quan trọng trong miễn dịch do MgO NP gây ra.

Tài liệu 3: Magnesium oxide induces immunity against Fusarium wilt by triggering the jasmonic acid signaling pathway in tomato

• Nghiên cứu: Bài báo này chứng minh rằng MgO có thể gây ra khả năng miễn dịch chống lại bệnh héo Fusarium ở cà chua bằng cách kích hoạt con đường truyền tín hiệu axit jasmonic (JA).

• Phương pháp: Sử dụng các đột biến cà chua thiếu hụt trong các con đường truyền tín hiệu SA, JA và ethylene, phân tích biểu hiện gen bằng phương pháp RT-qPCR.

• Kết quả: Xử lý trước MgO trên rễ đã gây ra khả năng kháng FOL ở cây cà chua nhạy cảm. Kháng thuốc không được gây ra ở các đột biến cà chua thiếu hụt trong con đường truyền tín hiệu JA, trong khi xu hướng ngược lại được quan sát thấy ở các đột biến thiếu hụt trong các con đường truyền tín hiệu axit salicylic và ethylene. MYC2, bộ điều hòa chính của tín hiệu JA, cũng như các yếu tố phiên mã nhắm mục tiêu MYC2 được điều hòa tăng cường ở cả rễ và thân. Gen THREONINE DEAMINASE 2 (TD) được biểu hiện sớm hơn các gen thượng nguồn của nó, bao gồm MYC2.

• Kết luận: MgO là một tác nhân đầy hứa hẹn để kiểm soát bệnh héo Fusarium. Tín hiệu JA đóng vai trò thiết yếu trong khả năng miễn dịch do MgO gây ra.

Tóm lại, cả ba nghiên cứu đều ủng hộ việc sử dụng MgO NPs như một chiến lược hiệu quả và thân thiện với môi trường để kiểm soát bệnh héo Fusarium và bệnh mốc sương khoai tây. Các nghiên cứu này cũng làm sáng tỏ các cơ chế phân tử phức tạp cơ bản của miễn dịch do MgO NP gây ra ở cây trồng.