Synthesis of Zinc Oxide Nanoparticles and Their Applications in Enhancing Plant Stress Resistance: A Review

Resumo

Os fatores de estresse biótico e abiótico são considerações centrais na agricultura devido ao seu potencial de causar perdas de safra, insegurança alimentar e repercussões econômicas. As nanopartículas de óxido de zinco (nanopartículas de ZnO) têm recebido grande atenção de pesquisadores em todo o mundo por sua capacidade de atenuar os impactos prejudiciais dos estresses bióticos e abióticos sobre as plantas, reduzindo ao mesmo tempo a dependência de produtos químicos nocivos ao ambiente. Este artigo apresenta uma visão geral dos métodos de síntese de nanopartículas de ZnO, incluindo deposição física de vapor, moagem em moinho de bolas, métodos hidrotérmicos, solvotérmicos, de precipitação e por micro-ondas, síntese microbiana e síntese mediada por plantas. Além disso, aborda as vias de absorção, translocação e biotransformação das nanopartículas de ZnO nas plantas. A ênfase está em elucidar o potencial das nanopartículas de ZnO para proteger as plantas contra estresses bióticos e abióticos, melhorar o desempenho vegetal e modular diversos processos da planta. O artigo também oferece uma exploração preliminar dos mecanismos subjacentes à tolerância a estresses mediada por nanopartículas de ZnO. Em conclusão, as nanopartículas de ZnO representam uma estratégia ambientalmente amigável e de baixo custo para o manejo de estresses em plantas, abrindo caminho para a integração da nanotecnologia na agricultura sustentável. Isso abre novas possibilidades de uso da nanotecnologia para fortalecer a resiliência das plantas aos estresses em condições climáticas em constante mudança, garantindo a segurança alimentar global.

Abstract

Biotic and abiotic stress factors are pivotal considerations in agriculture due to their potential to cause crop losses, food insecurity, and economic repercussions. Zinc oxide nanoparticles (ZnO nanoparticles) have gained substantial attention from researchers worldwide for their capacity to alleviate the detrimental impacts of both biotic and abiotic stress on plants, concurrently reducing dependence on environmentally harmful chemicals. This article provides an overview of methods for synthesizing ZnO nanoparticles, encompassing physical vapor deposition, ball milling, hydrothermal methods, solvothermal methods, precipitation methods, microwave methods, microbial synthesis, and plant-mediated synthesis. Additionally, it delves into the absorption, translocation, and biotransformation pathways of ZnO nanoparticles within plants. The emphasis lies in elucidating the potential of ZnO nanoparticles to safeguard plants against biotic and abiotic stress, enhance plant performance, and modulate various plant processes. The article also offers a preliminary exploration of the mechanisms underlying plant stress tolerance mediated by ZnO nanoparticles. In conclusion, ZnO nanoparticles present an environmentally friendly and cost-effective strategy for plant stress management, paving the way for the integration of nanotechnology in sustainable agriculture. This opens new possibilities for leveraging nanotechnology to bolster plant resilience against stress in the ever-changing climate conditions, ensuring global food security.