염분 스트레스 하에서 Zn 강화 및 밀과 쌀 곡물의 분할에서 ZnO 나노입자의 효능

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 2022 (2023) 이 기사 인용

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아연(Zn) 결핍은 시리얼 기반 식단에 의존하기 때문에 개발도상국에서 주요 건강 문제입니다. 곡물은 본질적으로 아연 함량이 낮으며 스트레스를 받는 토지를 불가피하게 사용하면 문제가 더욱 심화됩니다. 현재 연구의 목적은 높은 가용성이라는 관점으로 인해 산화아연 나노입자(ZnO-NPs)를 통해 식염수 토양에서 자란 밀과 쌀 곡물의 Zn 농도를 향상시키는 것이었습니다. ZnO-NP는 공침법으로 제조되었으며 X선 회절(XRD) 및 주사 전자 현미경(SEM)을 통해 특성화되었습니다. 다른 벌크 Zn 공급원, 즉 황산 아연 7수화물(ZnSO4·7H2O) 및 ZnO와 비교하여 ZnO-NP의 상대적 효과를 확인하기 위해 밀과 쌀에 대한 두 개의 별도 포트 실험을 수행했습니다. 결과는 염분 스트레스가 테스트된 매개변수에 부정적인 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. Zn 공급원을 통한 Zn 적용으로 성장, 내염성, 식물 Zn 흡수 및 곡물 Zn 농도가 크게(p ≤ 0.05) 개선되었습니다. ZnO-NPs는 정상 및 스트레스 토양 조건 모두에서 식물의 더 높은 흡수 및 이동으로 인해 다른 공급원에 비해 작물 매개변수가 최대로 개선되었음을 보여주었습니다. 따라서 ZnO 나노입자는 일반 조건과 염분 조건에서 테스트된 밀과 벼 작물 모두에서 곡물 Zn 강화에 더 효과적인 것으로 입증되었습니다.

염분은 전 세계 농업의 주요 관심사였으며 가장 위협적인 비생물적 환경 스트레스가 되어 생산성과 작물 생산성의 손실을 초래했습니다1. 나트륨(Na+)과 염화물(Cl-)의 농도 증가와 삼투압 스트레스는 필수 영양소의 흡수 감소, 수분 가용성 감소 및 식물의 여러 생리적 과정의 기능 장애를 초래합니다2,3. 따라서 작물 수확량과 품질이 크게 저하됩니다. 식물의 이온 불균형과 높은 Na+ 농도는 밀과 쌀을 포함한 곡물4의 성장을 지연시키고 영양분 함량을 저하시킵니다. 건조한 기후, 순 오르막 물 이동 및 표면 염분 축적을 초래하는 높은 지역 온도, 불균형하고 불충분한 비료 사용, 낮은 유기물(OM), 높은 pH, 석회질 토양 및 높은 탄산염 관개수 등과 같은 요인이 거의 또는 전부 발생합니다. .. 토양 염분화 및 Zn5를 포함한 대부분의 영양소 결핍을 초래합니다.

아연은 N과 P6 다음으로 대부분의 석회질 토양에서 가장 흔히 결핍되는 미량 영양소로 평가되었습니다. 일반적으로 재배되는 곡물, 밀, 쌀은 개발도상국에서 아연 결핍으로 고통받을 가능성이 가장 높습니다7. Zn은 여러 효소의 필수 구성 요소이며 300개 이상의 효소의 보조 인자 역할을 합니다. 식물에서 아연은 대부분의 효소 활동의 전위, 전사 및 조절에 필요하며 여러 단백질8과 리보솜7의 구조적 구성 요소의 구조적 안정성에 필수적입니다.

아시아 및 아프리카 국가 인구의 약 절반이 아연 결핍 위험에 처해 있으며 그 비율은 놀라운 규모로 증가하고 있습니다9. 아연 결핍은 심각한 영양실조로 인해 여성과 어린이에게 더 흔하게 나타납니다. 아연 농도가 매우 낮고 생체 이용률이 낮은 시리얼 기반 식단에 의존하는 것이 이 시나리오의 주된 이유입니다. 점점 더 악화되는 토양은 문제를 더욱 악화시키고 충분한 Zn 흡수에 대한 인간의 요구를 충족시킬 수 없습니다. 염분 및/또는 나트륨 토양은 미량 영양소의 용해도가 감소하므로 그러한 토양에서 자라는 식물은 미량 영양소, 특히 Zn10의 결핍에 직면해야 합니다. Zn은 스트레스 완화에 중요한 역할을 하며 식염수 조건에서 식물의 Na+ 축적을 줄이고 식물의 K+ 축적을 높이는 데 도움이 되는 것으로 보고되었습니다11.

아연 결핍과 염분 스트레스는 일반적으로 두 가지 별도의 성장 제한 요인으로 논의되지만, 이들의 상호 작용 효과는 자세히 연구되지 않았으며 잘 보고되지도 않았습니다. 그러나 소금 스트레스가 Zn 흡수에 미치는 영향을 기록한 연구자는 거의 없습니다. SAR과 pH가 높은 토양은 미량 영양소의 용해도가 매우 낮습니다12. 성장 배지의 높은 이온 강도는 식물의 Zn 흡수에 부정적인 영향을 미칩니다.