Силика наночастицы, синтезированные с помощью семян чиа, улучшают прорастание риса и ранние физиологические реакции
Биологически синтезированные силика наночастицы с использованием экстракта семян чиа повысили стабильность и площадь поверхности и при нанесении в виде нано‑прайминга в концентрации 100 ppm улучшили прорастание, биомассу и ряд физиологических и биохимических маркеров у сеянцев Oryza sativa L. var. Sakha 108.
Исследователи сравнили химические и биологические способы получения кремниевых наночастиц (SiNPs), используя массивную диоксид‑кремниевую смесь (SiO2) в качестве прекурсора и экстракт семян чиа (Salvia hispanica) в качестве биологического кэппинг‑агента.
Наночастицы, синтезированные обоими путями, были охарактеризованы методами УФ‑спектрофотометрии, просвечивающей электронной микроскопии (TEM), инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR), рентгеновской дифракции (XRD) и анализа ζ‑потенциала для оценки физико‑химических различий.
Биологически синтезированные SiNPs (Bio‑SiNPs) продемонстрировали большую стабильность и большую площадь поверхности по сравнению с химически синтезированными SiNPs (Chem‑SiNPs); авторы объясняют это тем, что биологически активные фитохимические компоненты экстракта чиа формируют кэппинг‑слой, который улучшает стабильность частиц и их поверхностные свойства.
В исследовании оценивали эффекты нано‑прайминга на семена риса (Oryza sativa L. var. Sakha 108) при использовании Bulk‑Si, Chem‑SiNPs и Bio‑SiNPs в двух концентрациях (30 и 100 ppm) и измеряли прорастание, а также многочисленные физиологические и биохимические параметры у сеянцев.
Среди обработок наибольший эффект на ранние показатели роста дал Bio‑SiNPs в концентрации 100 ppm: процент проростания достиг 97,3%, индекс прорастания — 65,3%, индекс скорости прорастания — 130,73, индекс жизнеспособности сеянцев — 18,68, биомасса сеянца — 0,033 г, а поглощение воды увеличилось на 31,53% по сравнению с другими обработками.
Та же обработка Bio‑SiNPs 100 ppm также значимо повысила содержание общих растворимых сахаров, активность α‑амилазы, активность дегидрогеназы радикулы и содержание кремния в сеянцах.
Все обработки наночастицами — независимо от способа синтеза — вызывали значимые изменения показателей, связанных со стрессом и антиоксидантной системой, включая пролин, малоновый диальдегид, накопление перекиси водорода, уровни глутатиона и активность антиоксидантных ферментов по сравнению с обработкой массивной диоксид‑кремниевой смесью.
Результаты подчеркивают, что метод изготовления SiNPs влияет на их физико‑химические свойства и биологическую эффективность при нано‑прайминге семян. Экстракт семян чиа функционировал как эффективный «зеленый» кэппинг‑агент в биологическом подходе и улучшал прорастание и физиологические реакции у сеянцев риса, что может иметь потенциальные последствия для будущей продуктивности риса.