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Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 2700 (2023) Citar este artigo

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As nanopartículas de silício (Si-NPs) mostraram seu potencial para uso na agricultura em condições de deficiência hídrica. Assim, o experimento foi realizado para explorar os impactos do condicionamento fisiológico de sementes de Si-NPs no crescimento e produtividade do trigo (Triticum aestivum L.) sob diferentes níveis de seca. As plantas foram cultivadas em vasos sob condições ambientais ecológicas naturais e foram colhidas em 25 de abril de 2020. Os resultados revelaram que o condicionamento de sementes de Si-NPs (0, 300, 600 e 900 mg/L) melhorou sugestivamente, o comprimento do espigão , grãos por espiga, peso de 1000 grãos, altura da planta, rendimento de grãos e rendimento biológico em 12–42%, 14–54%, 5–49%, 5–41%, 17–62% e 21–64%, respectivamente, em relação ao controle. Os Si-NPs melhoraram os atributos do gás foliar e as concentrações de clorofila a e b, embora diminuíssem a pressão oxidativa nas folhas, o que foi demonstrado pela diminuição do vazamento de eletrólitos e aumento nas atividades de superóxido dismutase e peroxidase na folha sob remédios de Si-NPs sobre o controle . Os resultados propuseram que os Si-NPs poderiam melhorar o rendimento do trigo sob um período de seca. Dessa forma, a utilização de Si-NPs pela técnica de condicionamento de sementes é uma metodologia prática para o controle do estresse hídrico em trigo. Essas descobertas fornecerão a base para pesquisas futuras e serão úteis para melhorar a segurança alimentar sob os desafios relacionados à seca e ao calor.

A seca é um estresse ecológico marcante entre outros estresses abióticos, que influenciam adversamente o crescimento e o rendimento das culturas em todo o mundo1. A produtividade das lavouras está diminuindo devido ao estoque restrito de água2, menor ingestão de nutrientes e fotossíntese deficiente3. Embora a seca afete o desempenho do trigo em todas as fases de crescimento, ela é mais rudimentar durante as fases de floração e enchimento de grãos (período seco terminal), o que resulta em perdas consideráveis ​​de produtividade. As principais explicações por trás dessas perdas são a taxa diminuída de fotossíntese líquida devido a limitações metabólicas, comprometimento oxidativo dos cloroplastos e fechamento estomático, e abandono da produção e melhoramento dos grãos4. No entanto, o estresse hídrico estimula a criação de etileno5,6 que atrasa e retarda o crescimento e prolongamento da raiz2,7. Em suma, as plantas estabeleceram diferentes mecanismos versáteis para aclimatar a escassez de água, provocando uma sucessão de reações fisiológicas e bioquímicas8. Entre esses componentes, os antioxidantes desempenham um papel vital na redução dos danos oxidativos causados ​​pela seca9.

O impacto da seca no Paquistão é mais significativo por causa de sua dependência maciça do agronegócio. Além disso, o Paquistão se torna mais vulnerável à seca devido à falta de consciência do estresse e práticas de controle10, e alto risco no futuro devido às recentes mudanças no clima11,12. O trigo é uma das principais culturas da temporada de rabi, contribuindo com 8,7% da expansão do valor do agronegócio e 1,7% do PIB do Paquistão. O território sob crescimento de trigo no Paquistão durante 2019-2020 foi de 8.825 mil hectares com um crescimento de 1,7% quando comparado com o espaço de um ano atrás, que era de 8.678 mil hectares. Além disso, a produção estimada de trigo foi de 24,946 milhões de toneladas em 2019, 2,5% superior ao ano anterior13,14.

Mais da metade dos campos de trigo do mundo são influenciados pelo estresse periódico da seca15. As rápidas mudanças climáticas e o aquecimento global têm o pior impacto nas lavouras no futuro, pois aumentam a frequência e a intensidade das secas devido a menos chuvas e altas temperaturas na terra16. Consequentemente, para aumentar o rendimento e preservar o trigo de tais estresses, é necessário desenvolver mais entendimento e abordagens para superar esses problemas17.

Na última década, as nanopartículas desempenharam um papel fundamental na agricultura devido às suas propriedades únicas, como maior capacidade de absorção, maior área de superfície, método de entrega eficiente para um local específico e tal tecnologia usada de várias maneiras como aditivos, intensificadores de crescimento de plantas, nanofertilizantes e fitofarmacêuticos18,19. Sedghi et al.20 afirmaram que a utilização de nanopartículas de silício está assumindo parte significativa na resistência das plantas à escassez de água sobre aminoácidos em expansão, teores de clorofila b, lipídios e proteínas. Dentre outras NPs, as Si-NPs auxiliam na elevação do crescimento vegetal e fotossíntese sob atmosfera intensiva21,22.