Силіка‑наночастинки, синтезовані з екстракту насіння чіа, покращують проростання рису та ранні фізіологічні відповіді

Дослідники порівняли хімічні та біологічні методи синтезу кремнієвих наночастинок (SiNPs), використовуючи плюсовий силіка (SiO2) як прекурсор і екстракт насіння чіа (Salvia hispanica) як біологічний стабілізуючий агент (капінг‑агент).

Наночастинки, синтезовані обома шляхами, охарактеризували за допомогою УФ‑спектрофотометрії, трансмісійної електронної мікроскопії (TEM), інфрачервоної спектроскопії з перетворенням Фур’є (FTIR), рентгенівської дифракції (XRD) та аналізу дзета‑потенціалу для оцінки фізико‑хімічних відмінностей.

Bio‑SiNPs продемонстрували більшу стабільність і вищу площу поверхні порівняно з хімічно синтезованими SiNPs; автори пояснюють цю різницю наявністю біоактивних фітохімікатів з екстракту чіа, які утворюють капінговий шар, що покращує стабільність частинок та властивості їх поверхні.

У досліді протестували ефекти нано‑праймінгу на насіння рису (Oryza sativa L. var. Sakha 108) за допомогою Bulk‑Si, Chem‑SiNPs та Bio‑SiNPs у двох концентраціях (30 та 100 ppm) та вимірювали проростання й численні фізіологічні і біохімічні параметри у сіянців.

Серед обробок Bio‑SiNPs у концентрації 100 ppm забезпечили найбільші прирости ранніх показників росту: рівень проростання досяг 97,3%, індекс проростання — 65,3%, індекс швидкості проростання — 130,73, індекс життєздатності сіянців — 18,68, біомаса сіянця — 0,033 г, а поглинання води збільшилося на 31,53% порівняно з іншими обробками.

Та сама обробка Bio‑SiNPs 100 ppm також значно підвищила вміст загальних розчинних цукрів, активність α‑амілази, активність дегідрогенази радиколу та вміст кремнію у сіянцях.

Усі обробки наночастинками — незалежно від шляху синтезу — викликали істотні зміни в маркерах стресу та антиоксидантної системи, включно з проліном, малоновим альдегідом (MDA), накопиченням перекису водню, рівнями глутатіону та активностями антиоксидантних ферментів, у порівнянні з обробкою плюсовою силікою.

Результати підкреслюють, що метод виготовлення SiNPs впливає на їх фізико‑хімічні властивості та біологічну ефективність при нано‑праймінгу насіння. Екстракт насіння чіа виступив ефективним «зеленим» капінг‑агентом у біологічному маршруті синтезу та покращив проростання й фізіологічні відповіді сіянців рису, що може мати наслідки для майбутньої продуктивності рису.