Next-generation biofertilizers: nanoparticle-coated plant growth-promoting bacteria biofertilizers for enhancing nutrient uptake and wheat growth

  • A. Karunakaran
  • Y. Fathima
  • P. Singh
  • R. Beniwal
  • J. Singh
  • W. Ramakrishna
2024 - Agriculture
Palavras-chave: Nanopartículas, nanobiofertilizante, ZnO, nutrientes, crescimento vegetal
Termos de indexação: Absorção de nutrientes, atividade enzimática, bactérias, sílica, clorofila
 

Resumo

As práticas agrícolas contemporâneas dependem fortemente de fertilizantes sintéticos para fornecer nutrientes essenciais às culturas, contribuindo para a diminuição da fertilidade do solo e a poluição ambiental. Uma solução inovadora reside na combinação estratégica de nanopartículas e biofertilizantes, como uma tecnologia única e amigável ao meio ambiente, aumentando a atividade enzimática do solo e a disponibilidade de nutrientes essenciais para as plantas. O objetivo deste estudo foi demonstrar a eficácia desta tecnologia e identificar a melhor combinação de nanopartículas e BPCP para a promoção do crescimento vegetal, absorção de nutrientes e saúde do solo. Este estudo investigou a eficácia de nanobiofertilizantes gerados pela combinação de duas bactérias promotoras de crescimento (BPCP), (Bacillus sp.) CP4 e AHP3, juntamente com nanopartículas de sílica mesoporosa (NPsMS), nanopartículas de óxido de zinco (NPsZnO) e nanopartículas de óxido de cobre (NPsCuO) em diferentes combinações. Foi conduzido um estudo em casa de vegetação empregando duas variedades de trigo, NABI MG11 (trigo preto) e HD3086. Houve 15 tratamentos, incluindo tratamentos consistindo apenas de bactérias, tratamentos consistindo da combinação de nanopartículas e nanobiofertilizantes, e 1 tratamento controle, e cada tratamento teve três repetições. Na avaliação das características de crescimento das plantas, a sinergia entre NPsZnO e CP4 demonstrou os resultados mais favoráveis em termos de crescimento geral da planta e vários parâmetros. Similarmente, as NPsMS, em conjunto com ambas as BPCP, exibiram melhorias nas características de crescimento das plantas, incluindo peso fresco, teor de clorofila, níveis de prolina e teor de nitrogênio. Mais da metade dos tratamentos de combinação com nanopartículas e BPCP não mostraram uma melhoria significativa nas características de promoção do crescimento vegetal e na saúde do solo quando comparados às nanopartículas sozinhas. Os achados deste estudo sublinham o potencial dos nanobiofertilizantes como uma ferramenta inovadora e robusta para promover a agricultura sustentável.

 

Abstract

Contemporary agricultural practices rely heavily on synthetic fertilizers to provide essential nutrients for crops, contributing to diminished soil fertility and environmental pollution. An innovative solution lies in the strategic combination of nanoparticles and biofertilizers, as a unique and environmentally friendly technology, enhancing soil enzyme activity and the availability of essential plant nutrients. The goal of this study was to show the efficacy of this technology and identify the best combination of nanoparticles and PGPB for plant growth promotion, nutrient uptake, and soil health. This study investigated the efficacy of nanobiofertilizers generated by combining two plant growth-promoting bacteria (PGPB), (Bacillus sp.) CP4 and AHP3, along with mesoporous silica nanoparticles (MS NPs), zinc oxide nanoparticles (ZnO NPs), and copper oxide nanoparticles (CuO NPs) in different combinations. A greenhouse study employing two wheat varieties, NABI MG11 (black wheat) and HD3086, was conducted. There were 15 treatments, including treatments consisting of only bacteria, treatments consisting of the combination of nanoparticles and nanobiofertilizers, and 1 control treatment, and each treatment had three replicates. In evaluating plant growth characteristics, the synergy between ZnO NPs and CP4 demonstrated the most favorable outcomes in terms of overall plant growth and various traits. Similarly, MS NPs, in conjunction with both PGPB, exhibited enhancements in plant growth traits, including fresh weight, chlorophyll content, proline levels, and nitrogen content. Over half of the combination treatments with nanoparticles and PGPB did not show a significant improvement in plant growth promotion traits and soil health when compared to nanoparticles alone. The findings of this study underscore the potential of nanobiofertilizers as an innovative and robust tool for promoting sustainable agriculture.

Acessar artigo Copiar link

Artigos relacionados

Co-application of Biofertilizer and Stress-Modulating Nanoparticles Modulates the Physiological, Biochemical, and Yield Responses of Camelina (Camelina sativa L.) Under Limited Water Supply

  • M. Haghaninia
  • A. Javanmard
  • G. R. Mahdavinia
  • A. A. Shah
  • M. Farooq
O artigo descreve a aplicação combinada de um biofertilizante, nanopartículas de quitosana que atuam como aditivos/bioestimulantes e uma dose reduzida de fertilizante mineral. Os resultados mostraram que em condições de sequeiro, aplicação combinada aumentou significativamente a atividade de enzimas antioxidantes, proteínas solúveis, fenóis e flavonoides, e sob irrigação suplementar, promoveu os maiores teores de pigmentos fotossintéticos e açúcares solúveis.
Biofertilizante, camelina, catalase, estresse hídrico, flavonóide, nanopartículas
Ler

Co application of biofertilizer and zinc oxide nanoparticles upregulate protective mechanism culminating improved arsenic resistance in maize

  • M. A. Khan
  • H. Yasmin
  • Z. A. Shah
  • J. Rinklebe
  • M. N. Alyemeni
  • P. Ahmad
ste estudo investigou o potencial da aplicação combinada de biofertilizante contendo bactérias promotoras de crescimento de plantas e nanopartículas de óxido de zinco para aumentar a resistência do milho ao estresse por arsênio. O estudo conclui que a coaplicação de biofertilizante e nanopartículas é uma estratégia biológica eficaz para melhorar o crescimento do milho em solos contaminados com arsênio, ativando os mecanismos de defesa da planta.
Estresse por arsênio, defesa antioxidante, milho, biofertilizante, bactérias promotoras do crescimento vegetal, fitorremediação
Ler

Next-generation biofertilizers: nanoparticle-coated plant growth-promoting bacteria biofertilizers for enhancing nutrient uptake and wheat growth

  • A. Karunakaran
  • Y. Fathima
  • P. Singh
  • R. Beniwal
  • J. Singh
  • W. Ramakrishna
Este estudo investigou o potencial de nanobiofertilizantes produzidos pela combinação de bactérias promotoras de crescimento com diferentes nanopartículas em duas variedades de trigo. A sinergia entre as nanopartículas e as bactérias promotoras de crescimento apresentou os melhores resultados para o crescimento geral das plantas.
Nanopartículas, nanobiofertilizante, ZnO, nutrientes, crescimento vegetal
Ler