Наночастицы металлов как регуляторы роста растений
Инженерные наноматериалы (EMs) могут негативно или позитивно влиять на рост и развитие растений в зависимости от их физико-химических свойств, способа применения и концентрации. Ранее было показано, что наночастицы ферроферрика оксида (Fe3O4) влияют на прорастание семян табака (Nicotiana tabacum) в зависимости от размера и дозы. Однако механизмам влияния EMs на реакцию табака на тяжёлые металлы уделялось мало внимания.
В исследовании, опубликованном в Journal of Nanobiotechnology, учёные из Сишуанбаньна-Тропического ботанического сада (XTBG) Китайской академии наук и Шаньсийского сельскохозяйственного университета изучили механизмы толерантности к кадмию (Cd), опосредованной наночастицами.
Используя культивар табака Yunyan 87 (N. tabacum), исследователи изучили влияние наночастиц Fe3O4 или оксида цинка (ZnO NPs) на рост растений и реакцию на Cd у проростков табака.
Сначала они определили влияние Cd на рост проростков и обнаружили, что обработка Cd вызывает значительное торможение роста по высоте растения, свежей массе побегов, длине и массе корней.
Чтобы подтвердить, играют ли Fe3O4 и ZnO NPs роль в опосредовании реакции на Cd, они применили листовую обработку проростков табака наночастицами Fe3O4, ZnO NPs и ионными растворами. Листовая обработка Fe3O4 или ZnO NPs показала большой потенциал в смягчении угнетения роста растений при стрессе от Cd.
По сравнению с обработкой только Cd, Fe3O4, ZnO NPs и ионы значительно стимулировали рост корней и увеличение их массы. Наночастицы Fe3O4 или ZnO NPs перепрограммировали ключевые метаболические пути, включая пути алкалоидов, аминокислот и флавоноидов. Дифференциально накопленные метаболиты, участвующие в этих путях, были достоверно коррелированы с ростом растений.
«Наши результаты в совокупности показывают, что металлические наночастицы могут служить регуляторами роста растений и дают представление об их использовании для улучшения сельскохозяйственных культур на загрязнённых тяжёлыми металлами территориях», — сказал Ван Цзиньпэн из XTBG.