Selenium-Containing Nanoformulations Capable of Alleviating Abiotic Stress in Plants

Resumo

As mudanças climáticas causam vários tipos de estresse abiótico nas plantas, afetando assim o crescimento vegetal e causando declínio no rendimento. Existe uma necessidade urgente de desenvolver uma atitude ambientalmente amigável baseada nos princípios da agricultura sustentável. Os nanomateriais podem melhorar o crescimento das plantas e aumentar a produtividade das culturas, lidando com as condições consideradas estressantes para as plantas de maneira sustentável e ecológica. O selênio (Se) foi colocado na categoria de elementos benéficos nas plantas. Culturas enriquecidas com Se apresentam uma escolha bem-sucedida de recurso dietético para alimentos e rações suplementados com Se devido à sua alta biodisponibilidade e acessibilidade. Pesquisadores de áreas distintas, incluindo nanociência e ciência vegetal, devem incentivar inovações emergentes que estão ligadas ao estresse abiótico na produção de culturas. A implementação de nanopartículas de selênio (NPsSe) é considerada um dos mecanismos predominantes pelas plantas para ameliorar condições estressantes. Evidências crescentes de pesquisas anteriores revelaram que as NPsSe poderiam melhorar o crescimento e desenvolvimento das plantas, a biodisponibilidade de nutrientes, a fertilidade do solo e a resposta ao estresse, mantendo a segurança ambiental. Entretanto, alguns estudos anteriores relataram que as NPsSe podem ter uma influência multilateral nas plantas dependendo de diversas características dos nanomateriais de Se, doses e espécies de plantas. Mais esforços são necessários para aprimorar o conhecimento de como as NPsSe impactam as culturas expostas a diferentes fatores abióticos prejudiciais. À luz dos desafios de pesquisa contemporâneos ligados às NPsSe e da aplicação prolongada de nanomateriais de Se em plantas, o objetivo desta revisão foi elucidar as principais áreas frutíferas da exploração de NPsSe, comparações com o Se convencional (bulk), insights sobre os mecanismos de alleviação do estresse abiótico em plantas, incertezas de pesquisa existentes e desafios práticos para aplicações de NPsSe em ambientes variáveis.

Abstract

Climate changes cause various types of abiotic stress in plants, thus affecting plant growth and causing decline in yield. An urgent need exists to develop an environmentally friendly attitude based on principles of sustainable agriculture. Nanomaterials may improve plant growth and enhance crop productivity by handling the conditions considered stressful for plants in a sustainable and ecofriendly manner. Selenium (Se) has been put into the category of beneficial elements in plants. Se-enriched crops present a successful choice of dietary resource for Se-supplemented food and feed owing to their high bioavailability and accessibility. Researchers from distinct areas, including both nanoscience and plant science, should encourage emerging innovations that are linked with abiotic stress in crop production. The implementation of Se nanoparticles (SeNPs) is considered one of the predominating mechanisms by plants to ameliorate stressful conditions. Increasing evidence of earlier research revealed that SeNPs could enhance plant growth and development, nutrient bioavailability, soil fertility, and stress response while maintaining environmental safety. Meanwhile, some earlier studies reported that SeNPs might have a multilateral influence on plants dependent on diverse Se nanomaterial traits, doses, and plant species. More efforts are required to enhance the knowledge of how SeNPs impact crops exposed to different abiotic detrimental factors. In light of contemporary research challenges linked to SeNPs and the prolonged application of Se nanomaterials to plants, the aim of this review is elucidating the principal fruitful areas of SeNP exploration, comparisons with bulk Se, insights into mechanisms of abiotic stress alleviation in plants, existing research uncertainties, and practical challenges for SeNP applications under varying environments.