Mitigation of Salinity Stress Effects on Broad Bean Productivity Using Calcium Phosphate Nanoparticles Application

Resumo

A salinidade da água é um dos principais estresses abióticos e a utilização de água salina para o sector agrícola terá maior procura nas próximas décadas. Recentemente, nanopartículas (NPs) têm sido utilizadas para o desenvolvimento de numerosos fertilizantes vegetais como uma forma inteligente e poderosa de material com dupla ação que pode aliviar os efeitos adversos da salinidade e fornecer à planta formas de nutrientes mais eficientes. Este estudo avaliou a influência de NPs de fosfato de cálcio (NPs-CaP) como fertilizante de solo na produção e compostos bioativos de plantas de fava sob estresse salino. Os resultados mostraram que a salinidade teve efeitos deletérios no rendimento das plantas com redução de 55,9% em comparação ao controle. Por outro lado, os CaP-NPs melhoraram dramaticamente o rendimento das plantas em 30% em comparação com o fertilizante convencional sob estresse salino. Esta melhoria pode ser atribuída a um aumento significativamente maior nos açúcares solúveis totais, enzimas antioxidantes, teor de prolina e fenólicos totais registrados no uso de nanofertilizantes em comparação com o uso convencional sob estresse salino. pigmentos fotossintéticos e indicadores de estresse oxidativo (MDA e H2O2). Portanto, nossos resultados apoiam a substituição de fertilizantes tradicionais compreendendo Ca2+ ou P por nanofertilizantes de CaP para maior produtividade e sustentabilidade das plantas sob estresse salino.
​

Abstract

Water salinity is one of the major abiotic stresses, and the use of saline water for theagricultural sector will incur greater demand in the coming decades. Recently, nanoparticles (NPs)have been used for developing numerous plant fertilizers as a smart and powerful form of materialwith dual action that can alleviate the adverse effects of salinity and provide the plant with moreefficient nutrient forms. This study evaluated the influence of calcium phosphate NPs (CaP-NPs) as a soil fertilizer application on the production and bioactive compounds of broad bean plantsunder salinity stress. Results showed that salinity had deleterious effects on plant yield with 55.9%reduction compared to control. On the other hand, CaP-NPs dramatically improved plant yield by30% compared to conventional fertilizer under salinity stress. This improvement could be attributedto significantly higher enhancement in total soluble sugars, antioxidant enzymes, proline content,and total phenolics recorded use of nano-fertilizer compared to conventional use under salt stress.Additionally, nano-fertilizer reflected better mitigatory effects on plant growth parameters, photosyn-thetic pigments, and oxidative stress indicators (MDA and H2O2). Therefore, our results support thereplacement of traditional fertilizers comprising Ca²⁺or P with CaP-nano-fertilizers for higher plantproductivity and sustainability under salt stress.