Наночастицы оксида железа помогают лекарственным растениям выживать в условиях токсичных металлов

Токсичность металлов и металлоидов серьезно подавляет рост и развитие растений, влияя на урожайность и качество. Поиск эффективных мер для повышения выживаемости растений в таких условиях крайне важен.

Предыдущие исследования выявили сложные механизмы реакции традиционного лекарственного растения Panax notoginseng на биотический и абиотический стресс. Однако влияние наночастиц (NPs), в частности наночастиц оксида железа (Fe3O4 NPs), на реакцию P. notoginseng на стресс от кадмия (Cd) и мышьяка (As) оставалось малоизученным.

В исследовании, опубликованном в Environmental Pollution, ученые из Xishuangbanna Tropical Botanical Garden (XTBG) Китайской академии наук (CAS) изучили влияние Fe3O4 NPs на Panax notoginseng в условиях стресса от Cd и As. С помощью физиологического и метаболомного анализа они исследовали механизмы реакции проростков P. notoginseng на Cd/As-стресс с обработкой листьев Fe3O4 NPs и без нее.

Результаты исследования:

  • Обработка Cd/As серьезно подавляла рост проростков, что выражалось в снижении свежей массы побегов, длины корешков и свежей массы корней.
  • Fe3O4 NPs смягчали вызванное Cd/As торможение роста, регулируя ионный баланс, уровень антиоксидантов и метаболический профиль.
  • Fe3O4 NPs изменяли ключевые метаболиты, значительно обогащенные в путях метаболизма аминосахаров и нуклеотидных сахаров, биосинтеза флавоноидов и метаболизма фенилаланина, модулируя баланс между ростом растения и защитой от токсичности металлов.
  • Fe3O4 NPs восстанавливали многие индуцированные Cd/As дифференциально накопленные метаболиты (DAMs) до нормального уровня.
  • Терпеноиды значительно индуцировались под воздействием Cd/As-стресса, а Fe3O4 NPs изменяли эти ключевые метаболиты, влияя на потенциальную лекарственную ценность растения.

Вывод: Как отметил Ван Цзиньпэн (XTBG), это исследование показывает, что металлические наночастицы могут служить нанорегуляторами для борьбы со стрессом от металлов/металлоидов в ареале произрастания лекарственных растений и использоваться для усиления потенциально активных ингредиентов в загрязненных районах.