ZnONPs Alleviates Salt Stress in Maize Seedlings by Improving Antioxidant Defense and Photosynthesis Potential

Resumo

O estresse salino é um importante fator ambiental que inibe o crescimento e o desenvolvimento do milho, afetando severamente a formação da produtividade. Os nanomateriais, particularmente as ZnONPs, podem aumentar a resistência a diversos estresses e favorecer o crescimento saudável das culturas. Contudo, os efeitos das ZnONPs no milho sob estresse salino permanecem pouco claros. Este estudo investiga o efeito da exposição foliar e das sementes a nanopartículas de óxido de zinco (ZnONPs) na redução do estresse salino induzido por NaCl em duas linhagens endogâmicas de milho (NKY298-1 e NKY211). Durante sete dias, sob 120 mM de NaCl, foram medidos o crescimento, as espécies reativas de oxigênio (EROs), o malondialdeído (MDA), o índice de estabilidade de membrana (IEM), o estado hídrico (teor relativo de água, TRA), os pigmentos e parâmetros fotossintéticos, enzimas fotossintéticas selecionadas e as atividades de enzimas antioxidantes. Em seguida, foram propostos quatro índices compostos – índice de melhoria do estresse (SII), índice de capacidade de atenuação (ACI), efeitos abrangentes de melhoria (CIE) e capacidade abrangente de atenuação (CAC) – para classificar a eficácia das doses de ZnONPs. Os resultados indicaram que 50–100 µM de ZnONPs atenuam significativamente o dano salino, com doses ótimas variando conforme o genótipo (50 µM para NKY211 e 100 µM para NKY298-1). A originalidade do estudo está na pontuação composta, lado a lado, de 26 características em plântulas de dois genótipos de milho. Em conclusão, os resultados fornecem uma nova abordagem para a pesquisa sobre o mecanismo molecular pelo qual a aplicação exógena de ZnONPs melhora a tolerância salina de plântulas de S. Sunmilho.

Abstract

Salt stress is a significant environmental factor that inhibits maize growth and development, severely affecting yield formation. Interestingly, nanomaterials, particularly ZnONPs, can enhance resistance to various stresses and support healthy crop growth. However, the effects of ZnONPs on maize under salt stress remain unclear. This study investigates the effect of foliar and seed exposure to zinc oxide nanoparticles (ZnONPs) on reducing NaCl-induced salt stress in two maize inbred lines (NKY298-1 and NKY211). Over a period of seven days, under 120 mM NaCl, we measured growth, reactive oxygen species (ROS), malondialdehyde (MDA), membrane stability index (MSI), water status (relative water content, RWC), photosynthetic pigments and parameters, selected photosynthetic enzymes, and antioxidant enzyme activities. Then, we propose four composite indices, including stress improvement index (SII), alleviation capacity index (ACI), comprehensive improvement effects (CIE), and comprehensive alleviation capacity (CAC), to rank the effectiveness of ZnONP doses. The findings suggested that 50–100 µM ZnONPs significantly mitigate salt damage, with optimal doses varying by genotype (50 µM for NKY211 and 100 µM for NKY298-1). Notably, the study’s originality lies in its side-by-side composite scoring across 26 traits in two maize genotypes’ seedlings. In conclusion, the findings will provide a new idea for research on the molecular mechanism by which exogenous ZnONPs application improves the salt tolerance of maize seedlings.