Complex effects of selenium-arabinogalactan nanocomposite on both phytopathogen Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus and potato plants

Abstract

A novel selenium nanobiocomposite consisting of X-ray amorphous nanoparticles of red elemental selenium (average size ~67 nm) uniformly encapsulated into arabinogalactan macromolecules has been synthesized. The effect of this nanobiocomposite and its precursors (pure arabinogalactan and selenium dioxide) on the viability of a phytopathogenic bacterium Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus (Spieck et Kotth.) Skapt et Burkh (C. michiganensis) and potato plants has been investigated in vitro. The bactericidal effects of free selenium dioxide and the nanocomposite obtained from the former (normalized selenium concentration 0.000625%) have been demonstrated. The targeted metabolic (trophic) delivery of antimicrobial selenium nanoparticles to the bacterial cells by the arabinogalactan matrix incorporating the particles was detected in the latter case. The treatment of potato plants with selenium dioxide was found to have a negative effect on peroxidase activity and plant growth. On the contrary, treating the plants with the selenium nanocomposite had no negative effects. Thus, the nanocomposite of elemental selenium and arabinogalactan produced in the present work can be considered a new antimicrobial agent for plant sanitation with minimal side effects.

Биологическая активность нанокомпозита селена, инкапсулированного в макромолекулы каррагинана, по отношению к возбудителю кольцевой гнили и растениям картофеля in vitro

“…Ранее был показан токсический эффект различных нанокомпозитов селена и арабиногалактана [11][12][13], селена и крахмала [14]. Однако неизвестно, каким будет влияние НК на жизнеспособность исследуемых бактерий, если селен инкапсулировать в новый для бактерий Cms полисахарид -каррагинан.…”

“…На пшенице и бархатцах выявлено, что обработка их семян наноселеном снижала угнетение от засоления и оказывала протекторное действие на растения [30]. Ранее было показано, что предшественники нанокомпозитов -оксид селена и бисдиселенофосфинат натрия [12] -негативно влияли на картофель, однако инкапсулирование НЧ селена в молекулу каррагинана нивелировало негативный эффект предшественников и даже оказывало стимулирующее воздействие.…”

Selenium nanocomposites with polisakharidny matrixes stimulate growth of in vitro potatoes infected with the ring rot disease

“…

325Нанотехнологии активно внедряются в различные аспекты хозяйственной деятельности человека, в частности в сельское хозяйство [1][2][3][4], однако в фитопатологии нанокомпозитные материалы практически не применяются.Ранее в качестве потенциальных агентов для оздоровления картофеля от патогенных бактерий мы исследовали нанокомпозиты (НК) Se в природных полимерных матрицах в предположении, что при обработке растений такими НК бактерии будут погибать, однако растение при этом не пострадает.Установлено, что ряд НК Se с арабиногалактаном (Aг) (с различным содержанием (%) Se: 1,23; 3,4; 6,4%), Se с крахмалом (содержание Se 12%) обладает антибактериальными свойствами [5][6][7][8]. Влияние на растения показано только для одного НК Se с арабиногалактаном Аг (содержание Se 1,23%), синтезированного из оксида селена [8].

…”

“…Установлено, что ряд НК Se с арабиногалактаном (Aг) (с различным содержанием (%) Se: 1,23; 3,4; 6,4%), Se с крахмалом (содержание Se 12%) обладает антибактериальными свойствами [5][6][7][8]. Влияние на растения показано только для одного НК Se с арабиногалактаном Аг (содержание Se 1,23%), синтезированного из оксида селена [8].…”

Influence of Selenium and Silver Nanocomposites on Potato Plants in Vitro

“…На первом этапе был изучен нанкоомпозит селена и арабиногалактана с содержанием селена 1,23%, полученный из неорганического предшественника. Не было выявлено негативного эффекта нанокомпозита селена и арабиногалактана на прирост и активность пероксидазы картофеля (Papkina et al, 2015). Далее мы исследовали влияние нанокомпозитов серебра и гуминовых веществ на вегетацию и жизнеспособность картофеля.Эксперименты проводили на картофеле in vitro сорта Лукьяновский.…”