Морфо

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 2700 (2023) Цитировать эту статью

1762 Доступа

3 цитаты

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Кремниевые наночастицы (Si-NP) показали свой потенциал для использования в сельском хозяйстве в условиях дефицита воды. Таким образом, эксперимент был проведен с целью изучения влияния затравки семян Si-NP на рост и урожайность пшеницы (Triticum aestivum L.) при различных уровнях засухи. Растения выращивали в горшках в естественных экологических условиях и собрали 25 апреля 2020 года. Результаты показали, что затравка семян Si-NP (0, 300, 600 и 900 мг/л) существенно улучшилась, длина колосков значительно улучшилась. зерен на колос, массу 1000 зерен, высоту растений, урожайность зерна и биологический выход на 12–42%, 14–54%, 5–49%, 5–41%, 17–62%, 21–64%, соответственно, относительно контроля. Si-NP улучшили содержание газов в листьях и концентрацию хлорофилла a и b, но снизили окислительное давление в листьях, что было продемонстрировано уменьшением утечки электролита и повышением активности супероксиддисмутазы и пероксидазы в листьях под действием Si-NP по сравнению с контролем. . Результаты показали, что Si-NP могут повысить урожайность пшеницы в засушливые периоды. Таким образом, использование Si-NP методом затравки семян является практическим методом борьбы с засушливым стрессом пшеницы. Эти результаты лягут в основу будущих исследований и помогут улучшить продовольственную безопасность в условиях проблем, связанных с засухой и жарой.

Засуха является серьезным экологическим стрессом среди других абиотических стрессов, которые отрицательно влияют на рост сельскохозяйственных культур и урожайность сельскохозяйственных культур во всем мире1. Продуктивность сельскохозяйственных культур снижается из-за ограниченных запасов воды2, меньшего потребления питательных веществ и плохого фотосинтеза3. Несмотря на то, что засуха влияет на урожайность пшеницы на всех стадиях роста, она более слаба на стадиях цветения и налива зерна (конец засушливого сезона), что приводит к значительным потерям урожая. Основными объяснениями этих потерь являются снижение скорости чистого фотосинтеза из-за метаболических ограничений, окислительного нарушения хлоропластов и закрытия устьиц, а также отказа от завязывания и улучшения зерен4. Тем не менее, стресс засухи стимулирует выработку этилена5,6, который задерживает и замедляет рост и удлинение корней2,7. Учитывая все обстоятельства, растения создали различные универсальные механизмы для адаптации к нехватке воды, вызывая последовательность физиологических и биохимических реакций8. Среди этих компонентов антиоксиданты играют жизненно важную роль в уменьшении окислительного повреждения, вызванного засухой9.

Воздействие засухи в Пакистане является более значительным из-за его огромной зависимости от агробизнеса. Помимо этого, Пакистан становится более уязвимым к засухе из-за отсутствия осведомленности о стрессе и методов контроля10, а также высокого риска в будущем из-за недавних изменений климата11,12. Пшеница является основной культурой сезона раби, на которую приходится 8,7% роста стоимости агробизнеса и 1,7% ВВП Пакистана. Площадь выращивания пшеницы в Пакистане в 2019–2020 годах составила 8825 тыс. га с ростом на 1,7% по сравнению с площадью год назад, которая составляла 8678 тыс. га. При этом прогнозируемое производство пшеницы в 2019 году составило 24,946 млн тонн, что на 2,5% выше, чем в предыдущем году13,14.

Более половины пшеничных полей в мире подвержены периодическому стрессу из-за засухи15. Быстрое изменение климата и глобальное потепление окажут наихудшее воздействие на урожай в будущем, поскольку увеличивают частоту и интенсивность засух из-за меньшего количества осадков и высокой температуры на земле16. Соответственно, для повышения урожайности и сохранения пшеницы от таких стрессов необходимо развивать большее понимание и подходы к преодолению этих проблем17.

В последнее десятилетие наночастицы играют важную роль в сельском хозяйстве из-за их уникальных свойств, таких как большая поглощающая способность, большая площадь поверхности, эффективный метод доставки в определенное место, а также такие технологии, используемые во многих отношениях, например, добавки, усилители роста растений, наноудобрения и средства защиты растений18,19. Седги и др.20 заявили, что использование наночастиц кремния играет значительную роль в устойчивости растений к нехватке воды из-за увеличения содержания аминокислот, хлорофилла b, липидов и белков. Среди других НЧ, Si-НЧ помогают ускорить рост растений и фотосинтез в интенсивной атмосфере21,22.