Efecto de la interacción nanotubos de carbono glicina-betaína y ferritas de magnesio sobre el sistema antioxidante de semillas de Zea mays como respuesta al estrés hídrico

Abstract

The positive impact of nanoparticles (NPs) on plant growth and resistance, mitigating water stress, has been widely studied. Nanomaterials such as multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) play a crucial role in nanoagriculture by stimulating growth, accelerating germination, and strengthening plant resistance to various stresses. These findings underscore the potential of NPs to enhance agricultural productivity and address environmental challenges. On the other hand, the use of metal-based nanoparticles such as ferrites, which may be doped with metals like Mg, for the benefit of plants, is being explored. However, the role these can play in plant systems is still unclear. Additionally, the positive effect of compounds like glycine-betaine (G-B) in reducing water stress in plants has been documented, but synergy with organic or metallic nanoparticles has not been documented. Therefore, the objective of this study was to evaluate the effect of carbon nanotubes and magnesium ferrite in synergy with glycine-betaine as an alternative to stimulate the antioxidant response in Zea mays cultivated under water stress conditions. Results obtained with MWCNT with and without G-B interaction revealed significant differences during the germination of this grass when applied from the initial phase (before sowing), whether supplemented individually or combined with G-B, in the germination processes under stress. On the other hand, MgFe2O4 NPs showed that nanoparticles individually or with G-B promoted higher germination rates compared to control seeds. It was also observed that depending on the concentrations and the application of NPs before or after seeding, it influenced the response of the antioxidant system and, collaterally, the seeds to water deficit.

El impacto positivo de las nanopartículas (NPs) en el crecimiento y resistencia de las plantas, mitigando el estrés hídrico ha sido ampliamente estudiado. Los nanomateriales como los nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNT) juegan un papel crucial en la nanoagricultura al estimular el crecimiento, acelerar la germinación y fortalecer la resistencia de las plantas ante diferentes tipos de estrés. Estos hallazgos subrayan el potencial de las NPs para mejorar la productividad agrícola y abordar desafíos ambientales. Recientemente se explora el uso de nanopartículas a base de metales como las ferritas, estas pueden ser dopadas con metales como el Mg, para beneficio de las plantas; sin embargo, aún no es claro el papel que estas pueden desempeñar en los sistemas vegetales. Además, se ha documentado el efecto positivo de sismas como glicina-betaína (G-B) para reducir el estrés hídrico en las plantas, sin embargo, la sinergia con nanopartículas orgánicas o metálicas no se ha documentado. Por lo que el objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto de los MWCNT y la MgFe2O4 en sinergismo con glicina betaína, como alternativa para estimular la respuesta antioxidante en Zea mays cultivada en condiciones de estrés hídrico. Los resultados obtenidos con los MWCNT con y sin interacción G-B revelaron diferencias significativas durante la germinación de esta gramínea al aplicarlos desde la fase inicial (antes de la siembra), tanto al suplementarlos individualmente como combinadas con G-B, en los procesos de germinación bajo estrés. Por otro lado, las NPs de MgFe2O4 mostraron las nanopartículas individualmente o con G-B promovieron tasas de germinación más altas en comparación con las semillas control. Asimismo, se observó que dependiendo de las concentraciones y la aplicación de las NPs antes o después de la semilla incidió sobre la respuesta del sistema antioxidante y colateralmente de las semillas al déficit hídrico.