Carbon dots promote the growth and photosynthesis of mung bean sprouts

Resumo

Os pontos de carbono, um dos nanomateriais à base de carbono, com excelentes propriedades fluorescentes e baixa toxicidade, apresentam grande potencial em biociência e biotecnologia. Neste estudo, cultivamos brotos de feijão-mungo com diferentes concentrações de pontos de carbono (CDs) e analisamos o crescimento e a fotossíntese das plantas. Observamos que os CDs apresentam um efeito dose-resposta no crescimento dos brotos de feijão-mungo, incluindo alongamento da raiz, alongamento do caule e biomassa. Os CDs, em concentrações ótimas, também promovem o vigor radicular e o nível de umidade das sementes, o que pode ter contribuído para a promoção do crescimento e desenvolvimento das plantas. Além disso, os brotos de feijão-mungo tratados com CDs apresentaram um aumento de até 21,9% no teor de carboidratos em comparação com o controle. Supomos que o aumento de carboidratos possa estar relacionado ao papel dos CDs na fotossíntese. Investigações adicionais revelaram que os CDs podem aumentar a atividade do fotossistema, melhorando a taxa de transferência de elétrons. O tratamento com CDs também afeta outros indicadores críticos da fotossíntese, como o teor de clorofila e a atividade da rubisco. Essas descobertas demonstram um potencial considerável para a pesquisa biológica e a produção agrícola.

Abstract

Carbon dots, as one of carbon-based nanomaterials, with excellent fluorescent properties and low toxicity show great potential in bio-science and bio-technology. Here, we grew mung bean sprouts with different concentration of carbon dots (CDs) and studied the plant growth and photosynthesis. We found CDs show a dose-response effect on the growth of mung bean sprouts, including root elongation, stem elongation and biomass. CDs at optimal concentration also promote the root vigor and moisture level of seeds, which may have led to the promotion of plant growth and development. Moreover, mung bean sprouts treated with CDs exhibit an increase up to 21.9% in carbohydrates content compared to the control. We assumed that the increase of carbohydrates might be related to the role of CDs in photosynthesis. Further investigation revealed that CDs can enhance the photosystem activity by improving the electron transfer rate. CDs treatment also affect other critical indicators in photosynthesis, such as chlorophyll content and rubisco activity. These findings show considerable promise in biological research and agriculture production.