Thông tin Đề tài

Tên đề tài Chế tạo và nghiên cứu ảnh hưởng của các chế phẩm nano kim loại và oxit kim loại đến sự sinh trưởng và khả năng chống chịu bệnh của cây lúa mì, lúa mạch khi sử dụng để xử lý hạt giống trước khi gieo trồng
Mã số đề tài QTBY02.02/19-20
Cơ quan chủ trì (Cơ quan thực hiện) Viện Khoa học Vật liệu
Cơ quan phối hợp Viện thực nghiệm thực vật mang tên V.F. Kuprevich, Viện Hàn lâm khoa học Belarus
Thuộc Danh mục đề tài Nhiệm vụ Hợp tác Quốc tế
Họ và tên TS. Vũ Hồng Sơn
Thời gian thực hiện 01/04/2019 - 30/04/2022
Tổng kinh phí 200 triệu đồng
Xếp loại Xuất sắc
Mục tiêu đề tài

- Chế tạo được các hạt tinh thể nano kim loại Fe, Cu, Co, ZnO kích thước 40-100 nm và dung dịch nano Ag nồng độ từ 100 – 500 ppm.
- Đánh giá được các ảnh hưởng của các hạt nano kim loại đối với sự sinh trưởng và khả năng chống chịu bệnh của cây lúa mì và lúa mạch khi sử dụng để xử lý hạt giống trước khi gieo trồng.

Kết quả chính của đề tài

Về khoa học: đề tài đã chế tạo được các nano kim loại với kích thước tương ứng: nano kim loại Fe chế tạo được có kích thước 40-100 nm; nano kim loại Cu 10 - 70 nm; nano kim loại Co 50 -100 nm. Nano ZnO được điều chế bằng phương pháp sol-gel có kích thước hạt nhỏ hình cầu, đồng đều. Kích thước hạt ZnO tập trung trong khoảng 10-50 nm. Mẫu nano ZnO chế tạo được có diện tích bề mặt khá cao, có độ xốp nhất định và đường kính mao quản trung bình. Xác định được hàm lượng Zn và O trong mẫu chế tạo được đạt 86,75 % khối lượng. Đã chế tạo thành công dung dịch nano Ag với kích thước trong khoảng 5-20nm, hạt đồng đều ít kết dính, với phương pháp phân tích DLS kích thước trung bình của hạt trong khoảng 44nm và thế zeta trong khoảng 33mV. Kết quả cho thấy các mẫu chế tạo có kích thước hạt cũng như thế zeta tương tự nhau nên độ lặp lại của quy trình chế tạo có tính ổn định cao.
Khi ứng dụng các nano kim loại đã chế tạo được từ phía Việt Nam trong việc xử lý hạt giống trước khi gieo trồng, các nhà khoa học Belarus đã quan sát thấy tác động tích cực của chúng lên sự phát triển của cây ngũ cốc. Những tác động này phụ thuộc vào nồng độ các hạt nano đã sử dụng. Ở nồng độ trung bình và cao các hạt kim loại nano Fe, Cu, Co làm tăng chiều cao cây con lúa mì từ 14 - 22%. Các hạt nano ZnO và dung dịch nano Ag có tác dụng yếu hơn, chỉ làm tăng từ 6 đến 10%. Các hạt nano kim loại tác động lên cây con lúa mạch yếu hơn, làm tăng chiều cao cây con lúa mạch 6-9% so với đối chứng. Liều lượng sử dụng rất nhỏ, tối đa 0,5 mg/kg hạt giống. Hầu hết hàm lượng kim loại được tích tụ trên bề mặt của vỏ cây con chứ không phải trong các sản phẩm cây trồng như khi bón đất.
Các hạt nano kim loạic cũng đã cho thấy tác dụng kháng nấm đối với một số chủng nấm gây bệnh trên thực vật. Tỷ lệ nhiễm bệnh của hạt lúa mạch không được xử lý là 44% và 28% đối với hạt lúa mì. Xử lý trước khi gieo hạt lúa mì bằng các hạt kim loại làm giảm số hạt bị nhiễm bệnh từ 1,75 đến 2 lần, đối với hạt lúa mạch số hạt nhiễm bệnh giảm 1,8 - 3,6 lần ở mọi điều kiện thí nghiệm. Việc xử lý hạt giống trước khi gieo trồng bằng các hạt nano kim loại cũng làm tăng tổng hợp các sắc tố quang hợp và ức chế quá trình peroxy hóa lipid màng tế bào. Ngoài ra, hàm lượng các chất hòa tan trong nước từ các mô thực vật giảm cho thấy một cơ chế bảo vệ thích nghi.
Các hạt nano Fe và Co cho thấy tác dụng tích cực nhất lên các chỉ số sinh trưởng, phát triển của cây, trong đó nano Co hàm lượng 0,5 mg/kg cho kết quả tốt nhất. Các nano kim loại này làm tăng khối lượng trung bình của thân cây lên 20 - 60% và khối lượng bông lúa lên 20 - 50%. Kết quả có thể cung cấp một phương pháp xử lý hạt giống trước khi gieo trồng đầy hứa hẹn về kinh tế và thân thiện với môi trường với nồng độ các hạt nano kim loại sử dụng cực thấp.
Từ các kết quả khả quan thu được của nghiên cứu phía nhóm đối tác Belarus, đồng thời dựa trên những kết quả thu được trước đây của nhóm nghiên cứu phía Việt Nam khi ứng dụng các nano kim loại trên đối tượng cây trồng ở Việt Nam như ngô, nghệ, gừng, hoàn toàn có thể ứng dụng và triển khai kết quả của đề tài trên những đối tượng cây trồng khác nữa ở Việt Nam (ví dụ ứng dụng trên cây lúa nước), cũng như ở nước bạn.

Sản phẩm của đề tài:

- Các bài báo đã công bố (liệt kê):
1. Son A. Hoang, Hanh H. Cong, Shukanov V. P., Karytsko L. A., Poljanskaja S. N., Melnikava E. V., Mashkin I. A., Huyen T. Nguyen, Khanh D. Pham and Chi M. Phan. Evaluation of metal nano-particles as growth promoters and fungi inhibitors for cereal crops/ Chem. Biol. Technol. Agric. (2022) 9:12 https://doi.org/10.1186/s40538-021-00277-w.
2. Shukanov V.P., Korychko L.A., Melnikova E.V., Polyanskaya S.N., Mashkin I.A., Cong H.H., Vu H.S., Hoang A.S. Changes in some physiological and biochemical indicators for stress tolerance of spring barley under the influence of pre-sowing treatment of seeds with metal nanoparticles/ Biologically active preparations for plant growing: scientific background – recommendations – practical results. Proceedings XVI International scientific-applied conference. – Minsk. – October 22, 2020.
3. Công Hồng Hạnh, Nguyễn Hồng Nhung1, Trần Thị Hương1, Trần Quế Chi1, Phạm Duy Khánh1, Kartsko Larisa Alexandrovna2, Shukanov Vladimir Petrovich2, Hoàng Anh Sơn1. Hoạt tính kháng nấm của nano bạc đối với một số nấm gây bệnh trên cây trồng trong điều kiện in vitro/ Tạp chí Khoa học công nghệ - Bộ KHCN, 2020 - T 9(62) – tr. 42-47.
- Các bằng sáng chế, giải pháp hữu ích (liệt kê nếu có):
- Các sản phẩm (mô tả sản phẩm, nơi lưu giữ):
- Đào tạo: 01 cử nhân đã tốt nghiệp

Những đóng góp mới

Kết quả thu được của đề tài đã chỉ ra rằng việc xử lý hạt giống lúa mì, lúa mạch bằng các nano kim loại, oxit kim loại có tác động tích cực đối với sự phát triển của cây giống lúa mì, lúa mạch (tăng chiều cao thân cây lúa mì, lúa mạch non). Các chế phẩm nano cho thấy khả năng kháng nấm đối với nấm gây bệnh trên thực vật, làm giảm tỷ lệ nhiễm bệnh của hạt lúa mì, lúa mạch, tăng tổng hợp sắc tố quang hợp và ức chế peroxy hóa lipid màng, tăng khối lượng trung bình của thân cây cho năng suất 20–60% và khối lượng bông lúa 20–50%. Như vậy, kết quả này có thể cung cấp một phương pháp xử lý hạt giống trước khi gieo trồng đầy hứa hẹn về kinh tế và thân thiện với môi trường với nồng độ các hạt nano kim loại sử dụng cực thấp.

Kiến nghị

Với những kết quả tích cực thu được từ nghiên cứu của nhóm đối tác Belarus trong quá trình hợp tác, có thể nhìn thấy những triển vọng phát triển ứng dụng công nghệ nano trong việc xử lý hạt giống trước khi gieo trồng trên nhiều đối tượng cây trồng khác nhau, ở cả Việt Nam và Belarus. Cả hai nhóm nghiên cứu cần tiếp tục xây dựng những nghiên cứu có quy mô lớn hơn, cũng như thực hiện các mục tiêu, nội dung chuyên sâu hơn nữa nhằm làm sáng tỏ cơ chế tác động của các hạt nano kim loại, oxit kim loại đến cây trồng, tế bào thực vật, tế bào nấm gây bệnh trên thực vật. Ngoài ra, phía Việt Nam cần dựa vào đó tiến hành những nghiên cứu, ứng dụng trên đối tượng cây trồng trong nước, ví dụ như đối với cây lúa nước tại nước ta.

Ảnh nổi bật đề tài
1666772385615-88.jpg