اثر بازدارندگي و مكانيسم نانو ذرات نقره در كنترل رشد اگروباكتريوم رايزوژنز پس از همكشتي و انتقال ژن به توتون

Inhibitory effects and mechanism of silver nanoparticles in control of Agrobacterium rhizogenes growth after co-cultivation and genetic transformation in tobacco

هنوز تاثير احتمالي نانو ذرات نقره در كمك به فرايند انتقال ژن در گياه از طريق اگروباكتريوم مورد توجه قرار نگرفته است. در اينجا ما نشان مي دهيم كه رشد اگروباكتريوم در غلظت 10 ميكروگرم بر ميلي ليتر نانو ذرات نقره هم در شرايط رشد ديناميك و هم محيط كشت جامد LB سركوب شد اما پس از همكشتي قطعات برگ توتون با A. rhizogenes، كنترل رشد مجدد اين باكتري به طور موثري نيازمند غلظت هاي بالاتري از نانو ذرات نقره بود. استفاده از غلظت 150 ميكروگرم در ميلي ليتر و بالاتر باعث آسيب به بافت برگ مي گردد و غلظت 100 ميكروگرم در ميلي ليتر در كنترل كامل باكتري پس از همكشتي موثر عمل نمي كند. بدين منظور مصرف همزمان نانو ذرات نقره و سفوتاكسيم با غلظت هاي مختلف مورد بررسي قرار گرفت و مشخص شد كه استفاده از 100 ميكروگرم در ميلي ليتر نانو ذرات نقره به همراه 200 ميلي گرم در ليتر سفوتاكسيم باعث كمترين آسيب به برگ و بيشترين درصد باززايي مي شود و اين روش كاربرد نه تنها باعث كاهش سميت عناصر سنگين مي شود بلكه باعث مي شود از مصرف غلظت هاي بالاي آنتي بيوتيك طي انتقال ژن اجتناب نماييم. نتايج ميكروسكوپ الكتروني TEM نشان داد كه نانو ذرات نقره مي تواند رشد اگروباكتريوم را با چسبيدن به ديواره باكتري و نفوذ به درون سلول باكتري و اختلال در كار اندامك هاي مختلف متوقف نمايند. نتايج بدست آمده از اين آزمايش مي تواند راه را براي استفاده از نانو ذرات نقره با قطر كمتر جهت توقف رشد مجدد باكتري طي انتقال ژن در گياهان مختلف هموار نمايد.

Potential influence of AgNPs on plant genetic transformation through Agrobacterium has not yet been addressed. Here we showed that the growth of Agrobacterium was suppressed in 10 µg/ml AgNPs but controlling the overgrowth of these bacteria would effectively necessitate a higher concentration of AgNPs when tobacco explants have inoculated with A. rhizogenes. Research result indicated that applying more than 150 µg/ml AgNPs and more, resulted in leaf injury and application of 100 µg/ml of AgNPs was unable to suppress bacteria regrowth after co-cultivation with tobacco leaves. The concurrent application of the AgNPs and Cefotaxime with different concentration was investigated and results indicated that using 100 µg/ml of AgNPs along with 200 mg/l of cefotaxime lead to the lowest leaf injury and the highest regeneration potential. This application not only caused a reduction in heavy metal toxicity but also decreases excess concentrations of antibiotics during the course of transformation. TEM manifested that the AgNPs could suppress Agrobacterium growth by potentially anchoring to and penetrating the bacterial cell wall. Our results suggest that the simultaneous use of AgNPs along with Cefotaxime can suppress the overgrowth of Agrobacterium during plant transformation. The result of this experiment can open a new window for application of AgNPs with lower diameter in order to suppress bacteria overgrowth.