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Mar 09, 2024

Fé

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 11040 (2023) Citar este artigo 515 Acessos 2 Detalhes da Altmetric Metrics Foi realizada uma investigação para avaliar o efeito dos pontos quânticos de grafeno

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 11040 (2023) Citar este artigo

515 acessos

2 Altmétrico

Detalhes das métricas

Uma investigação foi realizada para avaliar o efeito dos pontos quânticos de grafeno (GQD) e seus nanocompósitos na germinação, crescimento, atividades bioquímicas, histológicas e das principais atividades das enzimas antioxidantes desintoxicantes de ROS envolvidas na tolerância ao estresse salino do trigo. As mudas foram cultivadas em areia isenta de nutrientes e as soluções de tratamento foram aplicadas por meio de condicionamento de matriz sólida e por pulverização foliar. Mudas de controle sob estresse salino exibiram redução no pigmento fotossintético, teor de açúcar, crescimento, aumento de vazamento de eletrólitos e peroxidação lipídica, enquanto mudas tratadas com nanocompósitos de ferro-manganês dopados com GQD (FM_GQD) foram bem adaptadas e tiveram melhor desempenho em comparação ao controle. Observou-se que antioxidantes enzimáticos como catalase, peroxidase, glutationa redutase e NADPH oxidase aumentaram em 40,5, 103,2, 130,19 e 141,23%, respectivamente, pela aplicação de FM_GQD. Evidências histológicas confirmaram uma menor extensão de peroxidação lipídica e salvaguardaram a integridade da membrana plasmática através do acúmulo de osmólitos e da homeostase redox. Todos esses fenômenos interativos levam a um incremento no crescimento de mudas de trigo em 28,06% por meio da aplicação FM_GQD. Essas descobertas destacam que micronutrientes como ferro e GQD dopado com manganês podem ser um nanofertilizante promissor para o crescimento das plantas e este artigo servirá como referência, pois é o primeiro relatório sobre o papel melhorador do GQD na mitigação do estresse salino.

No decorrer de sua vida, as plantas enfrentam uma infinidade de anomalias ambientais. Uma série de mecanismos defensivos, incluindo processos bioquímicos, moleculares e fisiológicos, desempenham papéis sincronizados para neutralizar e adaptar-se ao estresse abiótico e biótico em questão1. Entre os principais cereais, o trigo (Triticum aestivum) ganha posição essencial para garantir a segurança alimentar e nutricional. Nos países do Sudeste Asiático, como a Índia, o Paquistão, o Nepal e o Bangladesh, o trigo é a segunda principal cultura básica depois do arroz. Contudo, o rápido aumento da salinidade do solo e da água cria uma grave ameaça à produtividade do trigo a nível mundial2. Prevê-se que 20% das terras cultiváveis ​​a nível mundial estejam sob ameaça de stress salino3. Enquanto na Índia a área gira em torno de 6,727 milhões de hectares, o que representa aproximadamente 2,1% da área geográfica total do país4. Entre as várias culturas arvenses, o trigo é geralmente mais suscetível à salinidade, o que afeta negativamente o crescimento e o desenvolvimento das plantas de trigo, levando à diminuição do rendimento e da qualidade dos grãos ou mesmo ao fracasso total da colheita sob condições salinas extremas2.

Acredita-se que os nanomateriais sejam o potencial para combater os desafios surgidos no setor agrícola. Nas últimas décadas, foi descoberto um grande número de nanomateriais que podem ser considerados para melhorar a produtividade das culturas, combater doenças e pragas, aumentar a eficácia de fertilizantes e pesticidas, monitorizar a saúde das culturas e, o mais importante, para gerir as tensões ambientais5,6. Vários estudos também revelaram o papel defensivo das nanopartículas na mitigação do estresse biótico, especialmente no alívio do estresse salino7,8,9. Como membro da categoria de nanomateriais de carbono, os pontos quânticos de grafeno (que são pequenos pedaços de grafeno bidimensional com tamanho inferior a 100 nm) tornaram-se uma estrela em ascensão nesta classe devido à sua apreciável biocompatibilidade e características como propriedades ópticas e de fluorescência e capacidade inerente de fotoluminescência10. Além disso, foi relatado que nanopartículas à base de carbono aliviam os efeitos adversos causados ​​pela salinidade e estresses abióticos associados11. Algumas pesquisas recentes relataram que o GQD tem comparativamente menos ou nenhuma toxicidade em materiais biológicos, tem biocompatibilidade adequada e fácil funcionalização com outras biomoléculas e entidades químicas12,13,14,15. Além disso, a alta hidrofilicidade e apreciável permeabilidade celular desse tipo de material os tornam apropriados para aplicações à base de água em sistemas biológicos . Os GQDs possuem estrutura conjugada de plano de camada atômica única, grande área superficial e grupo contendo oxigênio que oferece sítio de ligação ativo para carregar e/ou transportar o medicamento e outros tipos de moléculas . A dopagem de GQDs com moléculas específicas, heteroátomos, nanomateriais, cadeias de DNA e enzimas já foi relatada . Heteroátomos dopados dentro de nanomateriais à base de carbono, como GQDs, podem regular efetivamente suas propriedades fundamentais, incluindo características químicas superficiais e locais . Por exemplo, o grafeno dopado com nitrogênio poderia modular eficientemente o band gap da molécula hospedeira (GQDs) para introduzir novas propriedades . Um grande número de pesquisadores também relatou a capacidade de nanopartículas como prata, óxido de titânio, óxido de zinco e nanotubos de carbono na germinação e crescimento de mudas de trigo22,23. Com relação a isso, levantamos a hipótese de que o GQD em combinação com micronutrientes essenciais como ferro e manganês atuará como um elicitor eficaz no alívio do crescimento das plantas, mitigando os efeitos adversos gerados pelo estresse salino.