تهیه و بهینه سازی فرمولاسیون های مایع و میکروکپسول Talaromyces flavus برای مدیریت بیماری پژمردگی فوزاریومی گوجه فرنگی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، موسسه تحقیقات گیاه پزشکی کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران.

2 استادیار، بخش تحقیقات گیاه‌پزشکی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان یزد، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، یزد، ایران

3 مربی پژوهش، بخش تحقیقات گیاه‌پزشکی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان اصفهان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، اصفهان، ایران.

4 استادیار، ، موسسه تحقیقات گیاه پزشکی کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران.

10.22092/bcpp.2023.364217.355

چکیده

با توجه به پیشرفت‌های اخیر در کاربرد زیست فناوری در علوم مختلف، در سال‌های اخیر نیز تحقیقاتی در زمینه تهیه انواع فرمولاسیون‌های زیستی مایع و میکروکپسول‌های سوسپانسیون و پودر از عامل مهم قارچی مهارگر Talaromyces flavus صورت پذیرفته است. در این بررسی، نسبت به بهینه‌سازی فرمولاسیون‌های مذکور و به کارگیری آن‌ها در گلخانه‌های تجاری اقدام شده است. بدین منظور، ابتدا یک نوع فرمولاسیون مایع (فرمولاسیون مایع دربردارنده محیط کشت Potato Dextrose Broth، دمای 25 درجه سلسیوس و تثبیت‌کننده دی سیکلوسرین یا نیترات سدیم)، یک نوع میکروکپسول به شکل سوسپانسیون و نوعی میکروکپسول پودری برای کاربرد در گلخانه‌های گوجه‌فرنگی تهیه شد. برای بهینه‌سازی فرمولاسیون مایع، مناسب‌ترین امولسیون کننده‌ها و چسباننده‌ها از لحاظ سوسپانسیون شوندگی، Tween 20 و کربوکسی‌متیل‌سلولز مشخص شد. برای بهینه‌سازی میکروکپسول‌های سوسپانسیون و پودر نیز مناسب‌ترین ترکیب پلیمر+ سورفکتانت از لحاظ حلالیت‌پذیری به ترتیب ترکیب آلجینات+ مریستل الکل و گوارگام+ لیگنوسولفات کلسیم تعیین شد. بررسی‌های مربوط به گلخانه‌های تجاری، طی یک سال در دو منطقه یزد و اصفهان با سابقه آلودگی به بیماری پژمردگی فوزاریومی انجام شد. هر بررسی در قالب طرح آماری بلوک‌های کامل تصادفی با هشت تیمار در چهار تکرار انجام گرفت . تیمارها عبارت بودند از: 1 تا 3– هر یک از فرمولاسیون های مایع، میکروکپسول سوسپانسیون و میکروکپسول پودر با روش افزودن به خاک، 4 تا 6– هر یک از فرمولاسیون های مذکور با روش غوطه‌ورسازی ریشه نشاء، 7– قارچ‌کش تالارومین با روش افزودن به خاک، 8– شاهد (بدون کاربرد فرمولاسیون و قارچ‌کش). ارزیابی تیمارها با تعیین درصد وقوع و درصد شدت بیماری پژمردگی فوزاریومی صورت پذیرفت. نتایج نشان داد که میکروکپسول پودر با روش آغشته‌سازی نشاء و فرمولاسیون مایع با روش افزودن به خاک به ترتیب با کاهش درصد شدت بیماری به میزان 91/6 و 68/4 درصد نسبت به شاهد از موثرترین تیمارها بوده‌اند. با توجه به نتایج به دست آمده، روش تولید و به کارگیری هر یک از فرمولاسیون‌های میکروکپسول و مایع Talaromyces flavus به عنوان دانش فنی تلقی شده و می‌توان نسبت به انجام مراحل تجاری‌سازی آن‌ها اقدام نمود.     

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Bahr, M.N., Angamuthu, M., Leonhardt, S., Campbell, G. & Neau, S.H. 2021. Rapid screening approaches for solubility enhancement, precipation inhibition and dissociation of a crystal drug substance using high throughput experimentation. Journal of Drug Delivery Science and Technology, 61(1): 1–14.
Bailly, N., Thomas, M. & Klumperman, B. 2012. Poly (N–vinyl pyrolidone)– block–poly (vinyl acetate) as a drug delivery vehicle for hydrophobic drugs. Biomacromolecules, 13(12): 4109–4117.
Bardin, S.D. & Huang, H.C. 2003. Efficacy of stickers for seed treatment with organic matter or microbial agents for the control of damping–off of sugar beet. Plant Pathology Bulletin, 12(1): 19–26.
Bhide, S. 2018. Functionality and role of different fatty alcohols in topical O/W cream formulation. A thesis presented in partial fulfillment of requirements for the degree of master of science in the department of pharmaceutics and drug delivery, The University of Mississippi, 275 Pages.
Cao, N., Zhao, Y., Chen, H., Huang, J., Yu, M., Bao, Y., Wang, D. & Cui, S. 2022. Poly (ethylene glycol) becomes a supa–polyelectrolyte by capturing hydronium ions in water. Macromolecules, 55(11): 4656–4664.  
Castro, S.P.M. & Paulin, E.G.L. 2012. Is chitosan a new Panacea? Areas of application. In: Karunaratne, D. N., Ed., The complex word of polysaccharides, Intech Open Publishing, 953 pages.
CIPAC Handbook. 2007. Physico–chemical methods for technical and formulated pesticides. Vol. F. Collaborative International Pesticide Analytical Council, Harpenden, U.K.
Darabi Mahboub, M. J., Dubois, J.L., Cavani, F., Rostamizadeh, M. & Patience, G.S. 2018. Catalysis for the synthesis of mathacrylic acid and methyl methacrylate. Chemical Society Reviews, 47(20): 7703–7738.
Dehne, H.W. 2011. Modern fingicides and antifungal compounds VI: Proceefings of the 16th International Reinhardsbrunn Symposium, April 25–29, 2010, Friedrichroda, Germany, DPG Spectrom phytomedizin Publishing, 438 pages.
Duc La, D., Anuradha, A., Kaur Hundal, A., Bhosale, S.V., Jones, L.A. & Bhosale, S. V. 2018. pH– Dependent self– assembly of water– soluble sulfonate– tetraphenylethylene with aggregation– induced emission. Supramolecular Chemistry, 30(1): 1–14.
Durani, P. & Leaper, D. 2008. Povidone–iodine: Use in hand disinfection, skin preparation and antiseptic irrigation. Internation Wound Journal, 5(3): 376–387. 
Farhang Niya, S., Naraghi, L., Ommati, F. & Pirnia, M. 2015. Evaluation of the efficacy of the biological compound affected by Talaromyces flavus in controlling tomato Fusarium wilt disease in the field conditions. International Journal of Agricultural Science and Research, 5(2): 153–164.
Feizi Mohazzab, B., Jaleh, B., Nasrollahzadeh, M., Khazalpour, S., Sajjadi, M. & Varma, R.J. 2020. Upgraded valorization of biowaste: Laser–assisted synthesis of pd/calcium lignosulfonate nanocomposite for hydrogen storage and evvironmental remediation. ACS (American Chemical Society) Omega, 5(11): 5888–5889.
Feng, H., Gonzales, C., Vaghefi, N., Taylor, P.W.J., Tungsuh, E. & Fuentes, S. 2022. Early detection of Fusarium oxysporum infection in processing tomatoes (solanum lycopersicum) and pathogen–soil interactions using a low–cost purtable electronic nose and machine learning modeling. Sensors, 22(22): No.8645.
Fuchs, D., Fischer, J., Tumakaka, F. & Sadowski, G. 2006. Solubility of amino acids: Influence of the pH value and the addition of alcoholic consolvents on aqueous solubility. Industrial and Engineering Chemistry Research, 45(19): 6578–6584.
Gholipour Peyvandi, A. 2019. Determination of environmental considerations for the use of dispersant species in different areas of the Caspian Sea. EurAsian Journal of BioSciences, 13(2): 651–662.
Goel, S., Sachdeva, M. & Agarwal, V. 2019. Nanosuspension technology: Recent patents on drug delivery and their characterizations. Recent Patents on Drug Delivery and Formulation, 13(2): 91–104.
Guan, H., Chi, D., Yu, J. & Li, X. 2008. A novel photodegradable insecticide: Preparation characterization and properties evaluation of nano–imidacloprid. Pesticide Biochemistry and Physiology, 83–91.
Guo, B., Hu, X., Wu, Y., Chen, R., Dai, T., Liu, Y., Luo, S. & Liu, C. 2021. Soluble starch/whey protein isolate complex–stabilized high internal phase emulsion: Interaction and stability. Food Hydrocolloides, 111(1): 870–878.
Janus, E., Ossowicz, P., Klebeko, J., Nowak, A., Duchnik, W., Kucharski, L. & Klimowicz, A. 2020. Enhancement of ibuprofen solubility and skin permeation by conjugation with L–valine alkyl esters. RSC (Royal Society of Chemistry) Advances, 10(1): 7570–7584.
Kah, M. & Hofmann, T. 2014. Nanopesticide research: current trends and future priorities. Environment international, 63: 224–235.
Khan, N.T. & Jameel, N. 2016. Antifungal activity of silver nanoparticles produced from fungus, Penicillium fellutanum at different pH. Journal of Microbial and Biochemical Technology, 8(5): 440–443.
Kumari, M., Singh, D.P., Tomar, S. & Solankey, S.S. 2020. Nanopesticides: A new paradigm in crop protection. Plant Archives, 120(1): 104–109.
Liu, L., Kloepper, J.W. & Tuzun, S. 1995. Induction of systemic resistance in cucumber against Fusarium wilt by plant growth promoting rhizobacteria. Phytopathology, 85: 695– 698.
Maji, R., Dey, N., Satapathy, B., Mukherjee, B. & Mondal, S. 2014. Preparation and characterization of Tamoxifen citrate loaded nanoparticles for breast cancer therapy. International journal of nanomedicine, 9: 3107.
Marivone, G., Daniel Aragao Riberio, de S., Vitor Moritz, M., Nivaldo Cabral, K. & Humberto Gracher, R. 2013. Effect of pH variations on zinc oxide nanostructures prepared via solochemical method. Journal of Nanoengineering and Nanomanufacturing, 3(1): 15–18.
Martin, A., Varona, S., Navarrete, A. & Cocero, M. 2010. Encapsulation and co–precipitation processes with supercritical fluids: applications with essential oils. The Open Chemical Engineering Journal, 4(1): 31–41.
Mascarin, G.M., Jackson, M.A., Kobori, N.N., Bahle, R.W. & Junior, I.D. 2015. Liquid culture fermentation for rapid production of desiccation tolerant blastospores of Beuveria bassiana and Isaria fumosorosea strains. Journal of Invertebrate Pathology, 127(1): 11–20.
Mijaljica, D., Spada, F. & Harrison, L. 2022. Skin cleansing without or with compromise: soaps and syndets. Molecules, 27(6): 2010.
Modi, K. & Shah, M.B. 2015. Pharmacognostic specifications and quantification of oleanolic acid and lupeol in Mollugo oppositifolia Linn. Pharmacognosy Journal, 7(2): 83–88.
May Chin, J., Yan Lim, Y. & Yien Ting, A.S. 2021. Biopolymers biopriming of Brassica rapa seeds, a study on coating efficacy, bioagent viability and seed germination. Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences, 20(3): 198–207.
Naraghi, L., Naeimi, S. & Marzban, R. 2019a. Application of Talaromyces flavus formulations repared by a fermenter for controlling sugar beet seedling damping–off disease in the greenhouse conditions. Academia Journal of Agricultural Research, 7(11): 274–281.              
Naraghi, L., Naeimi, S. & Marzban, R. 2019b. Propagation of Talaromyces flavus by a fermenter for greenhouse application to control sugar beet seedling damping–off. Acta Biologica Indica, 8(1): 68–75.
Naraghi, L., Naeimi, S., Marzban, R. & Heydari, A. 2020. A study on the development of Talaromyces flavus formulations by a fermenter and some of their biological properties. The Journal of Research on the Lepidoptera, 51(1): 74–92.
Naraghi, L., Negahban, M., Heydari, A., Razavi, M. & Afshari–Azad, H. 2018a. Growth Inhibition of Fusarium oxysporum f. sp. lycopercisi, the Causal Agent of Tomato Fusarium Wilt Disease by Nanoformulations Containing Talaromyces flavus. Ekoloji, 106(1): 103–112, Article No: e106006.
Naraghi, L., Negahban, M., Heydari, A., Razavi, M. & Afshari–Azad, H. 2018b. The effects of nanoparticles on sporulation and active population of Talaromyces flavus. International Journal of Bio–Technology and Research (IJBTR), 8(2): 27–38.
Naraghi, L. & Razi Nattaj, M. 2022. Efficacy of Talaromyces flavus microcapsule in controlling cotton important fungal diseases. Revista De Gestao Social E Ambiental, 16: 2: e03023.
Naraghi, L., Shahriari, D., Sarpeleh, A., Heydari, A. & Afshari Azad, H. 2017. Decrease in the incidence of cucumber Fusarium wilt in Varamin greenhouse using Talaromyces flavus. International Journal of Agricultural Scince and Research, 7(4): 143–154.
Negahban, M, Moharramipour, S., Moharramipour, M., Zandi, M. & Pezeshki, M. H. 2011. Oil nano–encapsulation by coacervation method on naturitional indices of Tribolium castaneum (Col: Tenebrionidae). The International journal of artificial organs, 34(8): 667–667.
Ofridam, F., Tarhini, M., Gagniere, E., Mangin, D., Lebaz, N. & Elaissari, A. 2021. pH– sensitive polymers: classification of some fine patentical applications. Polymers Advanced Technologies, 32(4): 1455–1484.
Oritsejafor, J.J. 1987. Influence of moisture and pH on growth and survival of Fusarium oxysporum f.sp. elaeidis in soil. Transactions of the British Mycological Society, 87(4): 511–517. 
Ostertag, F., Weiss, J. & McClements, D.J., 2012. Low–energy formation of ediblenanoemulsions: factors influencing droplet size produced by emulsion phaseinversion. Journal of Colloid and Interface Science, 388(1): 95–102.
Pedone, L., Caponetti, G., Leone, M., Militello, V., Panlo, V., Polizzi, S. & Saladino, M. L. 2005. Synthesis and characterization of cds nanoparticles embedded in a polymethyl methacrylate matrix. Journal of Colloid and Interface Science, 248(2): 495–500.
Pedrosa, A. & Serrano, M.L. 2000. Solubilities of sodium gluconate in water and in aqueous solutions of ethanol and methanol. Journal of Chemical and Engineering Data, 45(3): 461–463. 
Pereira, I., Ortegu, R., Barrientus, L., Moya, M., Reyes, G. & Kramm, V. 2009. Development of a biofertilizer based on filamentous nitrogen– fixing cyanobacteria for rice crops in Chile. Journal of Applied Phycology, 21(1): 135–414.
Powison, D.S. & Dawson, C.J. 2022. Use of ammonium sulfate as a sulphor fertilizer: Implications for ammonia volatilization. Soil Use and Management, 38(1): 622–634.
Pylypchuk, L. & Sipponen, M.H. 2022. Organic solvent–free production of colloidally stable spherical lignin nanoparticles of hight mass concenterations. Green Chemistry, 22(1): 8705–8715.
Priyadarshini, E., Pradhan, N., Behari Sukla, L., Kumar Panda, P. & Kanta Mishra, B. 2014. Biogenic synthesis of floral–shaped gold nanoparticles using a novel strain, Talaromyces flavus. Annals Microbiology, 64(3): 1055–1063.
Qureshi, M.A., Nishat, N. & Shahadat, M. 2022. Industrially and biomedically important guargum based nano composites and their methods of synthesis: a review. Advanced Composite Materials, 1(1): 437–459.
Ruwold, J., Planque, J. & Qye, G. 2020. Lignosolfonate salt tolerance and the effect on elusion stability. ACS (American Chemical Society) Omega, 5(25): 15007–15015.
Sharma, S., Kaur, J., Sharma, G., Kishor, T.K., Chauhan, G.S. & Chaunan, K. 2013. Preparation and characterization of pH–responsive guargum. International Journal of Biological Macromolecules, 62(1): 636–641.
Shen, W., Koirala, N., Mukherjee, B., Lee, K., Zhao, M. & Li, J. 2022. Tween 20 stabilized conventional heavy crude oil–in–water emulsions formed by mechanical homogenization. Frontiers in Environmental Science, 10(1): 1–11 (Article No.873739).
Sohail, K., Ullah Khan, I., Shahzd, Y., Hussain, T. & Ranjha, N.M. 2014. pH–sensitive polyvinylpyrrolidone–acrylic acid hydrogels: Impact of material parameters on swelling and drug release. Brazillian Journal of Pharmaceutical Sciences, 50(1): 173–184.
Vakili Bastam, S., Ahmadi, H., Bohlul, H., Shameli, S., Mohammadnia, K. & Ghasemi, J. 2023. Adaptation Evaluation and Quantitative and Qualitative Comparison of New Hybrid Tomato (Solanum lycopersicum) Genotypes in the Farms of Golestan Province. Journal of Crop Production and Processing, 13(2): 57–72.
Valizadeh, H., Nokhodchi, A., Qarakhani, N., Zakeri–Milani, P., Azarmi, S., Hassanzadeh, D. & Lobenberg, R. 2004. Physicochemical characterization of solid dispersions of indomethacin with PEG 6000, Myrj 52, lactose, sorbitol, dextrin, and eudragit® E100. Drug Development and Industrial Pharmacy, 30(3): 303–317. 
Wada, R., Fujimoto, K. & Kato, M. 2014. Why is poly (oxyethylene) soluble in water? Evidence from the thermodynamic profile of the conformational equilibria of 1,2–dimethoxyethane and dimethoxymethane revealed by Raman spectroscopy. The Journal of Physical Chemistry B, 118(42): 12223–12231.
Zajkoska, S.P., Mulone, A., Hasal, W.E., Klement, U., Mann, R. & Kautek, W. 2018. Alkoxylated β–naphtol as an additive for tin plating from chloride and methane sulphonic acid electrolytes. Coatings, 8(2): 79.