모르포

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 2700(2023) 이 기사 인용

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실리콘 나노입자(Si-NP)는 물이 부족한 환경에서 농업에 사용할 수 있는 잠재력을 보여주었습니다. 따라서, 다양한 가뭄 수준에서 Si-NP의 종자 프라이밍이 밀(Triticum aestivum L.) 성장 및 수확량에 미치는 영향을 조사하기 위한 실험이 수행되었습니다. 식물은 자연 생태 환경 조건에서 화분에서 재배되었으며 2020년 4월 25일에 수확되었습니다. 결과는 Si-NPs(0, 300, 600 및 900mg/L)의 종자 프라이밍이 암시적으로 개선되었으며 스파이크 길이가 , 스파이크 당 곡물, 1000 그레인 무게, 식물 높이, 곡물 수확량 및 생물학적 수확량 12-42%, 14-54%, 5-49%, 5-41%, 17-62% 및 21-64%, 각각 컨트롤을 기준으로 합니다. Si-NPs는 잎의 산화압을 감소시켰음에도 불구하고 잎의 가스 거래와 엽록소 a 및 b 농도를 향상시켰습니다. 이는 전해질 누출이 감소하고 Si-NPs 치료법에 따라 잎의 과산화물 제거효소 및 과산화효소 활성이 업그레이드된 것으로 나타났습니다. . 결과는 Si-NP가 건기 하에서 밀 수확량을 향상시킬 수 있음을 제안했습니다. 이러한 방식으로 종자 프라이밍 기술을 통한 Si-NPs의 활용은 밀의 가뭄 스트레스를 제어하기 위한 실용적인 방법입니다. 이러한 발견은 향후 연구의 기초를 제공하고 가뭄 및 열 관련 문제에서 식량 안보를 개선하는 데 도움이 될 것입니다.

가뭄은 다른 비생물적 스트레스 중에서 생태학적 스트레스를 두드러지게 하며, 이는 전 세계적으로 작물 성장과 작물 수확량에 부정적인 영향을 미칩니다1. 제한된 물 저장량2, 영양분 섭취량 감소, 광합성 부족3으로 인해 작물의 생산성이 감소하고 있습니다. 가뭄은 모든 성장 단계에서 밀의 성능에 영향을 주지만 개화 및 곡물 채우기 단계(말기 건기)에는 더 초보적이어서 상당한 수확량 손실을 초래합니다. 이러한 손실에 대한 주요 설명은 대사 제한, 엽록체 및 기공 폐쇄에 대한 산화 손상, 버려진 곡물 설정 및 개선으로 인한 순 광합성 속도 감소입니다4. 그럼에도 불구하고, 가뭄 스트레스는 뿌리 성장과 연장을 지연시키고 둔화시키는 에틸렌5,6 생성을 활성화시킵니다2,7. 모든 것을 고려해 볼 때, 식물은 일련의 생리학적, 생화학적 반응을 촉발하여 물 부족에 적응하기 위한 다양한 다용도 메커니즘을 확립했습니다8. 이러한 구성 요소 중에서 항산화제는 가뭄으로 인한 산화 손상을 줄이는 데 중요한 역할을 합니다9.

파키스탄의 가뭄 영향은 농업 관련 기업에 대한 막대한 의존으로 인해 더욱 심각합니다. 이 외에도 파키스탄은 스트레스에 대한 인식과 통제 관행이 부족하여 가뭄에 더욱 취약해지고10 최근 기후 변화로 인해 향후 위험이 높아졌습니다11,12. 밀은 농업 관련 기업 가치 확장의 8.7%, 파키스탄 GDP에 1.7%를 기여하는 주요 라비 시즌 작물입니다. 2019~2020년 파키스탄의 밀 재배 면적은 8825천 헥타르로 1년 전의 8678천 헥타르에 비해 1.7% 증가했습니다. 더욱이, 2019년 밀 예상 생산량은 2,494만 6천 톤으로 전년 대비 2.5% 증가했습니다13,14.

세계 밀밭의 절반 이상이 주기적인 가뭄 스트레스의 영향을 받습니다15. 급격한 기후변화와 지구온난화는 강수량 감소와 지구의 고온으로 인해 가뭄의 빈도와 강도를 높이기 때문에 미래 농작물에 최악의 영향을 미친다16. 따라서 수확량을 높이고 이러한 스트레스로부터 밀을 보존하려면 이러한 문제를 극복하기 위한 더 많은 이해와 접근 방식을 개발해야 합니다.

지난 10년 동안 나노입자는 더 큰 흡수 능력, 더 넓은 표면적, 특정 지점에 대한 효율적인 전달 방법과 같은 고유한 특성과 첨가제, 식물 성장 촉진제, 식물 성장 촉진제, 나노 비료 및 식물 보호제18,19. Sedghi et al.20은 실리콘 나노입자의 활용이 팽창하는 아미노산, 엽록소 b 함량, 지질 및 단백질에 대한 물 부족에 대한 식물 저항성에 중요한 역할을 한다고 밝혔습니다. 다른 NP 중에서 Si-NP는 집중적인 분위기에서 식물 성장과 광합성을 높이는 데 도움이 됩니다.