Fascinating role of nanosilica in mitigating drought and nutrient stress – A review

Resumo

O estresse hídrico é um grande desafio global que impacta severamente o crescimento das plantas, a fotossíntese e a absorção de nutrientes, levando a perdas significativas de produtividade. Isso torna necessário o desenvolvimento de novas tecnologias agrícolas, sendo uma dessas avanços a nanotecnologia. Recentemente, a nanossílica ganhou importância devido ao seu papel significativo na mitigação do estresse hídrico e nutricional. A aplicação foliar/no solo e o tratamento de sementes (priming) com nanossílica demonstraram impactos positivos nas plantas sob estresse hídrico e nutricional, modulando parâmetros morfológicos, fisiológicos e bioquímicos. Esta revisão tem como objetivo explorar o impacto da nanossílica no aumento da tolerância ao estresse hídrico e nutricional em plantas, demonstrando seus efeitos benéficos no crescimento, atributos das trocas gasosas, status hídrico da planta, estabilidade de membrana, atividade antioxidante e absorção de nutrientes mediada pelo silício. Além disso, também fornece uma visão geral dos desenvolvimentos recentes na nutrição de culturas com nanossílica e sugere direções futuras de pesquisa para compreender o papel da nanossílica no alívio do estresse hídrico e nutricional.

Abstract

Drought stress is a major global challenge that severely impacts plant growth, photosynthesis and nutrient uptake, leading to significant yield losses. This necessitates the need for developing new agricultural technologies and one such advancement is nanotechnology. Recently, nanosilica has gained importance due to its significant role in mitigating drought and nutrient stress. The foliar/soil application and seed priming with nanosilica has shown to have positive impacts on plants under drought and nutrient stress by modulating morphological, physiological and biochemical parameters. This review aims to explore the impact of nanosilica in enhancing drought and nutrient stress tolerance in plants by demonstrating its beneficial effects on growth, gas exchange attributes, plant water status, membrane stability, antioxidant activity and silicon mediated uptake of nutrients. Further it also provides an overview of recent developments in nanosilica nutrition of crops and suggests future research directions to understand the role of nanosilica in alleviating drought and nutrient stress.