Biosynthetisierte ZnO-Nanopartikel (NPs) vs. kommerziell erhältliche NPs: Schutz der Mungobohne gegen Welke und Netzflecken

Die Veränderung der klimatischen Bedingungen erhöht die Überlebensfähigkeit von Schädlingen und Krankheitserregern, was zu erheblichen Ertragseinbußen und einer Verringerung des wirtschaftlichen Werts der Ernte führt. Nano-basierte landwirtschaftliche Pestizide bieten eine neuartige Methode zur Steigerung der Produktivität und zur Bekämpfung phytopathogener Organismen unter Einsatz von Nanotechnologie mit geringfügigen Umweltauswirkungen. Labor- und Gewächshausversuche wurden durchgeführt, um die Effektivität von durch bakterielle Stämme hergestellten Zinkoxid-Nanopartikeln (ZnONPs) bei der Eindämmung von Welke- und Netzfleckeninfektionen, verursacht durch Fusarium oxysporum und Rhizoctonia solani, zu bewerten und gleichzeitig das Wachstum sowie die Qualität von Mungobohnen (Vigna radiata) zu verbessern. Die ZnONPs wurden umfassend charakterisiert und stabilisiert mittels verschiedener Techniken, einschließlich UV-Vis-Spektroskopie, Röntgenbeugungsanalyse (XRD), Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie sowie Raster- und Transmissionselektronenmikroskopie (SEM und TEM), energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) sowie Hydrodynamischer Größe und Oberflächenladung (Zeta & DLS). Die Röntgenbeugungsuntersuchung zeigte das Vorhandensein einer kubischen Magnetit-(ZnO)-Phase mit superparamagnetischen Eigenschaften. Die Partikel wurden mittels SEM- und TEM-Analyse als homogen und mit enten einer sphärischen oder kubischen Morphologie mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 23 nm bestätigt. Die EDX-Spektren bestätigen die Existenz von ZnONPs mit Peaks, die Verunreinigungen entsprechen. Die Exposition gegenüber mehreren Behandlungen mit Pseudomonas flourescense-Zinkoxid-Nanopartikeln (PF-ZnONP) führte zu einer signifikanten Reduktion des Myzelwachstums und der Sporenkeimung. PF-ZnONPs zeigten eine signifikante Verringerung der Krankheitsintensität, durchschnittlich um 47,8 %. Dies führte zu verbesserten Pflanzenwachstumsmerkmalen nach einer Exposition gegenüber einer Konzentration von 250 µg/mL PF-ZnONPs. Die Analyse der photosynthetischen Pigmente, phenolischer Verbindungen und antioxidativer Enzyme in Wurzeln und Trieben zeigte einen allmählichen Anstieg (75,6 % und 77,7 %, 2,02- und 2,04-fach, 70 bis 80 %) nach Exposition gegenüber der Dosis von PF-ZnONPs. Die Ergebnisse der vorliegenden Studie weisen darauf hin, dass die synthetisierten ZnONPs antifungale und ernährungsphysiologische Eigenschaften besitzen, die bei der Bekämpfung der Fusarium-Welke und der Netzfleckenkrankheit helfen und somit die Wachstumsqualität der Pflanzen verbessern können.