Agricultural sustainability and the challenges of selenium nanoparticles (SeNPs): Their role in supporting the environmental economy

Resumo

A sustentabilidade agrícola enfrenta desafios significativos devido ao uso excessivo de fertilizantes minerais, que levam à degradação ambiental e à baixa eficiência no uso de nutrientes (NUE). As nanopartículas de selênio (SeNPs) emergiram como uma solução promissora para esses desafios devido às suas propriedades físico-químicas únicas, biodisponibilidade aprimorada e potencial para melhorar a produtividade das culturas, mitigando ao mesmo tempo a contaminação ambiental. Esta revisão explora a síntese, caracterização e aplicações agrícolas das SeNPs, comparando-as com as formas iônicas tradicionais de selênio, como selenato e selenito. Discutimos vários métodos para produção de SeNPs, incluindo técnicas biológicas, químicas e físicas, e avaliamos suas vantagens e desvantagens. Além disso, nos aprofundamos nos mecanismos de absorção pelas plantas, no papel das SeNPs na melhoria do crescimento vegetal, tolerância ao estresse e absorção de nutrientes, e no seu potencial como biofortificantes, biostimulantes e agentes de remedição. A revisão destaca o potencial das SeNPs para apoiar a produção agrícola sustentável e a proteção ambiental, oferecendo um caminho para enfrentar os desafios globais de segurança alimentar.

Abstract

Agricultural sustainability faces significant challenges due to the overuse of synthetic fertilizers, which lead to environmental degradation and low nutrient use efficiency (NUE). Selenium nanoparticles (SeNPs) have emerged as a promising solution to these challenges due to their unique physicochemical properties, enhanced bioavailability, and potential to improve crop productivity while mitigating environmental contamination. This review explores the synthesis, characterization, and agricultural applications of SeNPs, comparing them with traditional ionic forms of selenium such as selenate and selenite. We discuss various methods for SeNP production, including biological, chemical, and physical techniques, and evaluate their advantages and disadvantages. Furthermore, we delve into the mechanisms of plant uptake, the role of SeNPs in improving plant growth, stress tolerance, and nutrient absorption, and their potential as biofortifiers, biostimulants, and remediation agents. The review highlights the potential of SeNPs to support sustainable crop production and environmental protection, offering a pathway to address global food security challenges.