Ultrafine and Ionic Forms of Silver: Assessment of the Effect on the Growth of Wheat Seedlings of Triticum Aestivum and Prospects for Use as New Plant Protections

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

The possibility of using ultrafine silver forms as biocidal components of new generation pesticides has been studied. The effect of ultrafine silver particles and its ionic forms on the growth of Triticum aestivum L. has been studied. The effects of ionic forms were evaluated using the example of chelate – glycinate and silver nitrate. Ultrafine silver particles were obtained by the “green synthesis” method by reacting silver nitrate with quercetin and adding a 5% ammonia solution. The sizes of Ag nanoforms have been confirmed by the dynamic light scattering method. It was shown that small amounts of ultrafine silver particles did not have a depressing effect on germination and biochemical parameters of plants. Silver nitrate at a concentration of 8.493 × 10–4 g/l slowed down the growth and development of Triticum aestivum, and the effect of silver glycinate on vital, morphometric, and biochemical parameters of the culture correlated with its content in solution. The concentration of 8.427 × 10–3 g Ag+/l almost completely suppressed the germination of wheat, and when it decreased to 1.053 × 10–3 g Ag+/l, the negative effect of glycinate weakened. Nitrates, chelates and ultrafine Ag particles showed pronounced fungicidal and bactericidal effects, which, against the background of the absence of phytotoxicity of the metal nanoform, indicated the prospects of its use for pre-sowing seed treatment. From the economic side, the low concentration of ultrafine particles in the solution will help reduce the cost of the final product.

Sobre autores

S. Peshkov

Orenburg State University

Email: mpp27@mail.ru
prosp. Pobedy 13, Orenburg 460018, Russia

L. Galaktionova

Orenburg State University

Email: mpp27@mail.ru
prosp. Pobedy 13, Orenburg 460018, Russia

T. Khovrina

Orenburg State University

Email: mpp27@mail.ru
prosp. Pobedy 13, Orenburg 460018, Russia

T. Peshkova

Orenburg State University

Email: mpp27@mail.ru
prosp. Pobedy 13, Orenburg 460018, Russia

P. Mukovoz

Chuvash State University named after I.N. Ulyanov

Email: mpp27@mail.ru
Moskovsky prosp. 15, Cheboksary 428015, Russia

A. Glinushkin

Zelinsky Institute of Organic Chemistry of the RAS; P. Lumumba Peoples’ Friendship University

Email: mpp27@mail.ru
Leninsky prosp. 47, Moscow 119991, Russia; ul. Ordzhonikidze 3, Moscow 115419, Russia

E. Stepanova

Zelinsky Institute of Organic Chemistry of the RAS

Email: mpp27@mail.ru
Leninsky prosp. 47, Moscow 119991, Russia

A. Yudin

Orenburg State University

Email: mpp27@mail.ru
prosp. Pobedy 13, Orenburg 460018, Russia

A. Sizentsov

Orenburg State University

Autor responsável pela correspondência
Email: mpp27@mail.ru
prosp. Pobedy 13, Orenburg 460018, Russia

Bibliografia

  1. Han Y., Sun T., Tang Y., Yang M., Gao W., Wang L., Sui C. Root rot in medicinal plants: a review of extensive research progress // Front. Plant Sci. 2024. V. 15. P. 1504370.
  2. Abbas A., Mubeen M., Sohail M.A., Solanki M.K., Hussain B., Nosheen S., Kashyap B.K., Zhou L., Fang X. Root rot a silent alfalfa killer in China: Distribution, fungal, and oomycete pathogens, impact of climatic factors and its management // Front. Microbiol. 2022. V. 13. P. 961794.
  3. Yu F., Chen Y., Huang X., Shi J., Xu J., He Y. Does straw returning affect the root rot disease of crops in soil? A systematic review and meta-analysis // J. Environ. Manag. 2023. V. 336. P. 117673.
  4. Sawosz F., Pineda L., Hotowy A., Jaworski S., Prasek M., Sawosz E., Chwalibog A. Nano-nutrition of chicken embryos. The effect of silver nanoparticles and ATP on expression of chosen genes involved in myogenesis // Arch. Animal Nutr. 2013. V. 67. № 5. P. 347–355.
  5. Pineda L., Sawosz E., Lauridsen C., Engberg R.M., Elnif J., Hotowy A., Sawosz F., Chwalibog A. Influence of in ovo injection and subsequent provision of silver nanoparticles on growth performance, microbial profile, and immune status of broiler chickens // Animal Physiol. 2012. V. 4. P. 1–8.
  6. Wang C., Wang M.Q., Ye S.S., Tao W.J., Du Y.J. Effects of copper-loaded chitosan nanoparticles on growth and immunity in broilers // Poult. Sci. 2011. V. 90. № 10. P. 2223–2228.
  7. Shirsat S., Kadam A., Mane R.S., Jadhav V.V., Zate M.K., Naushad M., Kim K.H. Protective role of biogenic selenium nanoparticles in immunological and oxidative stress generated by enrofloxacin in broiler chicken // Dalton Transit. 2016. V. 45. № 21. P. 8845–8853.
  8. Miroshnikov S., Yausheva E., Sizova E., Miroshnikova E. Comparative assessment of effect of copper nano- and microparticles in chicken // Orient. J. Chem. 2015. V. 31. № 4. P. 2327–2336.
  9. Safa S., Moghaddam G., Jozani R.J., Daghigh Kia H., Janmohammadi H. Effect of vitamin E and selenium nanoparticles on post-thaw variables and oxidative status of rooster semen // Animal Reproduct. Sci. 2016. V. 174. P. 100–106.
  10. Kim H.J., Kim S.H., Lee J.K., Choi C.U., Lee H.S., Kang H.G., Cha S.H. A novel mycotoxin purification system using magnetic nanoparticles for the recovery of aflatoxin B1 and zearalenone from feed // J. Vet. Sci. 2012. V. 13. № 4. P. 363–369.
  11. Sawosz F., Pineda L.M., Hotowy A.M., Hyttel P., Sawosz E., Szmidt M., Niemiec T., Chwalibog A. Nano-nutrition of chicken embryos. The effect of silver nanoparticles and glutamine on molecular responses, and the morphology of pectoral muscle // Balt. J. Comparat. Clinic. Syst. Biol. 2012. V. 2. P. 29–45.
  12. Liu X., Theil E.C. Ferritin as an iron concentrator and chelator target // Ann. N.Y. Acad. Sci. 2005. V. 1054. № 1. P. 136–140.
  13. Parkinson S.J., Tungsirisurp S., Joshi C., Richmond B.L., Gifford M.L., Sikder A., Lynch I., O’Reilly R.K., Napier R.M. Polymer nanoparticles pass the plant interface // Nat. Сommun. 2022. V. 13. № 1. P. 7385.
  14. Husted S., Minutello F., Pinna A., Tougaard S.L., Mos P., Kopittke P.M. What is missing to advance foliar fertilization using nanotechnology? // Trend. Plant Sci. 2023. V. 28. № 1. P. 90–105.
  15. Siddiqui M.H., Al-Whaibi M.H., Firoz M., Al-Khaishany M.Y. Role of nanoparticles in plants // Nanotechnol. Plant Sci. Cham: Springer Inter. Publ., 2015. P. 19–35.
  16. Brusko V., Garifullin B., Geniyatullina G., Kuryntseva P., Galieva G., Galitskaya P., Selivanovskaya S., Dimiev A.M. Novel biodegradable chelating agents for micronutrient fertilization // J. Agricult. Food Chem. 2023. V. 71. № 41. P. 14979–14988.
  17. Hyder S., Ul-Nisa M., Shahzadi, Shahid H., Gohar F., Gondal A.S., Riaz N., Younas A., Santos-Villalobos S.L., Montoya-Martinez A.C., Sehar A., Latif F., Rizvi Z.F., Iqbal R. Recent trends and perspectives in the application of metal and metal oxide nanomaterials for sustainable agriculture // Plant Physiol. Biochem. 2023. V. 202. P. 107960.
  18. Laoue J., Fernandez C., Ormeno E. Plant flavonoids in mediterranean species: A Focus on flavonols as protective metabolites under climate stress // Plants. 2022. V. 11. № 2. P. 172.
  19. Vargova Z., Olejnikova P., Kuzderova G., Rendosova M., Havlickova J., Gyepes R., Vilkova M. Silver(I) complexes with amino acid and dipeptide ligands – Chemical and antimicrobial relevant comparison (mini review) // Bioorg. Chem. 2023. V. 141. P. 106907.
  20. Makarov V.V., Love A.J., Sinitsyna O.V., Makarova S.S., Yaminsky I.V., Taliansky M.E., Kalinina N.O. “Green” nanotechnologies: Synthesis of metal nanoparticles using plants // Acta Natur. 2014. V. 6. № 1. P. 35–44.
  21. Mustapha T., Misni N., Ithnin N.R., Daskum A.M., Unyah N.Z. A Review on plants and microorganisms mediated synthesis of silver nanoparticles, role of plants metabolites and applications // Inter. J. Environ. Res. Public Health. 2022. V. 19. № 2. P. 674.
  22. Wang X., Xin C., Cai J., Zhou Q., Dai T., Cao W., Jiang D. Heat priming induces trans-generational tolerance to high temperature stress in wheat // Front. Plant Sci. 2016. V. 7. P. 501.
  23. Gupta N., Upadhyaya C.P., Singh A., Abd-Elsalam K.A., Prasad R. Applications of silver nanoparticles in plant protection // Nanobiotechnology Applications in Plant Protection / Ed. Abd-Elsalam K.A., Prasad R. Cham: Springer International Publishing, 2018. P. 247–265.
  24. Dykman L.A., Shchyogolev S.Y. Interactions of plants with noble metal nanoparticles // Agricult. Biol. 2017. V. 52. № 1. P. 13–24.
  25. An J., Zhang M., Wang S., Tang J. Physical, chemical and microbiological changes in stored green asparagus spears as affected by coating of silver nanoparticles-PVP // LWT – Food Sci. Technol. 2008. V. 41. № 6. P. 1100–1107.
  26. Savithramma N., Ankanna S., Bhumi G. Effect of nanoparticles on seed germination and seedling growth of Boswellia ovalifoliolata an endemic and endangered medicinal tree taxon // Nano Vision. 2012. V. 2. № 1. P. 61–68.
  27. Омельченко А.В., Юркова И.Н., Жижина М.Н. Стимулирующее действие наночастиц серебра на рост и развитие растений пшеницы // Уч. зап. Крым. фед. ун-та им. В.И. Вернадского. Биология. Химия. 2014. Т. 27. № 1 (66). C. 127–135.
  28. Assessment of silver nanoparticles contamination on faba bean – Rhizobium leguminosarum bv. Viciae–Glomus aggregatum symbiosis: Implications for induction of autophagy process in root nodule // Agricult. Ecosyst. Environ. 2016. V. 218. P. 163–177.
  29. Song U., Jun H., Waldman B., Roh J., Kim Y., Yi J., Lee E.J. Functional analyses of nanoparticle toxicity: a comparative study of the effects of TiO2 and Ag on tomatoes (Lycopersicon esculentum) // Ecotoxicol. Environ. Saf. 2013. V. 93. P. 60–67.
  30. Zuverza-Mena N., Armendariz R., Peralta-Videa J.R., Gardea-Torresdey J.L. Effects of silver nanoparticles on radish sprouts: Root growth reduction and modifications in the nutritional value // Front. Plant Sci. 2016. V. 7. P. 90.
  31. Doolette C.L., McLaughlin M.J., Kirby J.K., Navarro D.A. Bioavailability of silver and silver sulfide nanoparticles to lettuce (Lactuca sativa): Effect of agricultural amendments on plant uptake // J. Hazard. Mater. 2015. V. 300. P. 788–795.
  32. Barrena R., Casals E., Colon J., Font X., Sanchez A., Puntes V. Evaluation of the ecotoxicity of model nanoparticles // Chemosphere. 2009. V. 75. № 7. P. 850–857.
  33. Galazzi R.M., Santos Ede B., Caurin T., Pessoa Gde S., Mazali I.O., Arruda M.A. The importance of evaluating the real metal concentration in nanoparticles post-synthesis for their applications: A case-study using silver nanoparticles // Talanta. 2016. V. 146. P. 795–800.
  34. Mirzajani F., Askari H., Hamzelou S., Farzaneh M., Ghassempour A. Effect of silver nanoparticles on Oryza sativa L. and its rhizosphere bacteria // Ecotoxicol. Environ. Saf. 2013. V. 88. P. 48–54.
  35. Gubbins E.J., Batty L.C., Lead J.R. Phytotoxicity of silver nanoparticles to Lemna minor L. // Environ. Pollut. 2011. V. 159. № 6. P. 1551–1559.
  36. Lee W.M., Kwak J.I., An Y.J. Effect of silver nanoparticles in crop plants Phaseolus radiatus and Sorghum bicolor: media effect on phytotoxicity // Chemosphere. 2012. V. 86. № 5. P. 491–499.
  37. Jiang H.S., Qiu X.N., Li G.B., Li W., Yin L.Y. Silver nanoparticles induced accumulation of reactive oxygen species and alteration of antioxidant systems in the aquatic plant Spirodela polyrhiza // Environ. Toxicol. Chem. 2014. V. 33. № 6. P. 1398–1405.
  38. Musante C., White J.C. Toxicity of silver and copper to Cucurbita pepo: differential effects of nano and bulk-size particles // Environ. Toxicol. 2012. V. 27. № 9. P. 510–517.
  39. Shabatina T.I., Vernaya O.I., Melnikov M.Y. Hybrid nanosystems of antibiotics with metal nanoparticles-novel antibacterial agents // Molecules. 2023. V. 28. № 4. P. 1603.
  40. Reda A.T., Park J.Y., Park Y.T. Zinc oxide-based nanomaterials for microbiostatic activities: A Review // J. Funct. Biomater. 2024. V. 15. № 4. P. 103.
  41. ПешковС.А., Галактионова Л.В., Ховрина Т.Д., Юдин А.А., Муковоз П.П., Пешкова Т.В., Глинушкин А.П. Влияние глицината железа и его ультрадисперсных частиц на ростовые и биохимические параметры проростков Triticum aestivum L. // Агрохимия. 2025. № 4. С. 40–48.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».