Eficácia de nanopartículas de ZnO na fortificação e partição de Zn em grãos de trigo e arroz sob estresse salino

Relatórios Científicos volume 13, Número do artigo: 2022 (2023) Citar este artigo

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A deficiência de zinco (Zn) é um grande problema de saúde nos países em desenvolvimento devido à dependência de uma dieta à base de cereais. Os cereais são inerentemente baixos em Zn e o uso inevitável de terras estressadas elevou ainda mais o problema. O objetivo da presente pesquisa foi melhorar a concentração de Zn em grãos de trigo e arroz cultivados em solos salinos por meio de nanopartículas de óxido de zinco (ZnO-NPs) devido à sua perspectiva de alta disponibilidade. Os ZnO-NPs foram preparados pelo método de co-precipitação e caracterizados por difração de raios X (DRX) e microscópio eletrônico de varredura (MEV). Dois experimentos em vasos separados para trigo e arroz foram conduzidos para verificar a eficácia relativa de ZnO-NPs em comparação com outras fontes de Zn em massa, ou seja, sulfato de zinco hepta-hidratado (ZnSO4·7H2O) e ZnO. Os resultados mostraram que o estresse salino impactou negativamente os parâmetros testados. Houve uma melhora significativa (p ≤ 0,05) no crescimento, tolerância à salinidade, absorção de Zn pelas plantas e concentração de Zn nos grãos pela aplicação de Zn através de fontes de Zn. Os ZnO-NPs apresentaram melhora máxima nos parâmetros das culturas em comparação com outras fontes, devido à sua maior absorção e translocação pelas plantas, tanto em condições de solo normais quanto estressadas. Assim, as nanopartículas de ZnO provaram ser mais eficazes para a fortificação de grãos com Zn nas culturas testadas de trigo e arroz em condições normais e salinas.

A salinidade tem sido uma grande preocupação para a agricultura global e se tornou o estresse ambiental abiótico mais ameaçador, resultando em perda de fertilidade e produtividade1. O aumento das concentrações de sódio (Na+) e cloreto (Cl−) e o estresse osmótico levam à redução da absorção de nutrientes essenciais, redução da disponibilidade de água e distúrbios funcionais de diversos processos fisiológicos das plantas2,3. Portanto, o rendimento e a qualidade da colheita ficam muito comprometidos. O desequilíbrio iônico e a alta concentração de Na+ nas plantas resultam em crescimento retardado e baixo teor de nutrientes dos cereais4, incluindo trigo e arroz. Ocorrência de poucos ou todos os fatores, como clima árido, alta temperatura regional, resultando em movimento líquido de água e acúmulo de sal na superfície, uso desequilibrado e insuficiente de fertilizantes, baixo teor de matéria orgânica (OM), alto pH, solo calcário e água de irrigação com alto teor de carbonato, etc. . leva à salinidade do solo e deficiência da maioria dos nutrientes, incluindo Zn5.

O zinco foi avaliado como o micronutriente mais comumente deficiente na maioria dos solos calcários depois de N e P6. Culturas de cereais comumente cultivadas, trigo e arroz são mais propensas a sofrer de deficiência de Zn nos países em desenvolvimento7. O Zn é um componente vital de várias enzimas e atua como cofator de mais de 300 enzimas. Nas plantas, o Zn é necessário para a translocação, transcrição e regulação da maioria das atividades enzimáticas e é vital para a estabilidade estrutural de várias proteínas8 e componente estrutural dos ribossomos7.

Cerca de metade da população dos países asiáticos e africanos corre o risco de deficiência de Zn e a taxa está aumentando em escala alarmante9. A deficiência de Zn é mais comum em mulheres e crianças devido à desnutrição grave. A dependência da dieta à base de cereais com concentração muito baixa de Zn e baixa biodisponibilidade é a principal razão por trás desse cenário. Os solos cada vez mais deteriorados pioram ainda mais o problema e não podem atender à necessidade humana de absorção suficiente de Zn. Solos salinos e/ou sódicos têm solubilidade reduzida de micronutrientes, de modo que as plantas cultivadas nesses solos precisam enfrentar a deficiência de micronutrientes, especialmente Zn10. É relatado que o Zn tem um papel importante no alívio do estresse e ajuda na redução do Na+ da planta e no aumento do acúmulo de K+ na planta em condições salinas11.

A deficiência de zinco e o estresse salino são geralmente discutidos como dois fatores limitantes de crescimento separados, enquanto seu efeito de interação não é estudado em detalhes e não é bem relatado. No entanto, poucos pesquisadores documentaram o efeito do estresse salino na absorção de Zn. Solos com alta SAR e pH têm solubilidade muito baixa de micronutrientes12. A alta força iônica do meio de crescimento tem um alto efeito negativo na absorção de Zn pela planta.