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Mar 09, 2024

철

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 11040(2023) 이 기사 인용 515 액세스 2 Altmetric Metrics 세부 정보 그래핀 양자점의 효과를 평가하기 위한 조사가 수행되었습니다.

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 11040(2023) 이 기사 인용

515 액세스

2 알트메트릭

측정항목 세부정보

밀의 염분 스트레스 내성과 관련된 발아, 성장, 생화학적, 조직학적 및 주요 ROS 해독 항산화 효소 활성에 대한 그래핀 양자점(GQD) 및 그 나노복합체의 효과를 평가하기 위한 조사가 수행되었습니다. 묘목은 영양분이 없는 모래에서 재배되었으며 처리 용액은 고체 매트릭스 프라이밍과 엽면 살포를 통해 적용되었습니다. 염분 스트레스를 받는 대조군 묘목은 광합성 색소, 당 함량, 성장, 전해질 누출 증가 및 지질 과산화의 감소를 보인 반면, 철-망간 나노복합체가 도핑된 GQD(FM_GQD) 처리된 묘목은 대조군에 비해 잘 적응하고 더 잘 수행되었습니다. 카탈라제, 퍼옥시다제, 글루타티온 환원효소 및 NADPH 산화효소와 같은 효소 항산화제는 FM_GQD 적용에 따라 각각 40.5, 103.2, 130.19 및 141.23% 증가한 것으로 나타났습니다. 조직학적 증거는 지질 과산화의 정도가 낮고 삼투질 축적과 산화환원 항상성을 통해 원형질막 완전성을 보호한다는 것을 확인했습니다. 이러한 모든 상호 작용 현상은 FM_GQD 적용을 통해 밀 묘목 성장을 28.06% 증가시킵니다. 이러한 발견은 철, 망간 도핑된 GQD와 같은 미량 영양소가 식물 성장을 위한 유망한 나노 비료가 될 수 있다는 점을 강조하며, 이 기사는 염 스트레스 완화에서 GQD의 개선 역할에 관한 최초의 보고서이므로 참고 자료 역할을 할 것입니다.

식물은 삶의 과정에서 수많은 환경 이상 현상에 직면합니다. 생화학적, 분자적, 생리학적 과정을 포함한 일련의 방어 메커니즘은 관련 비생물적 및 생물적 스트레스에 대응하고 적응하기 위해 동기적인 역할을 합니다1. 주요 곡물 중에서 밀(Triticum aestivum)은 식량 및 영양 안보를 보장하는 데 필수적인 위치를 차지합니다. 인도, 파키스탄, 네팔, 방글라데시와 같은 동남아시아 국가에서는 밀이 쌀 다음으로 두 번째 주요 주요 작물입니다. 그러나 토양과 물의 염도가 급격히 증가하면 전 세계적으로 밀 생산성에 심각한 위협이 됩니다2. 전 세계 경작 가능 토지의 20%가 염분 스트레스의 위협을 받고 있는 것으로 예상됩니다3. 인도의 면적은 약 672만 7천 헥타르로 인도 전체 면적의 약 2.1%에 해당합니다4. 다양한 농작물 중에서 밀은 일반적으로 밀 식물의 성장과 발달에 부정적인 영향을 미치는 염분에 더 취약하여 곡물 수확량과 품질이 저하되거나 심지어 극한 염분 조건에서 완전한 농작물이 실패할 수도 있습니다2.

나노물질은 농업 부문에서 발생하는 문제를 해결할 수 있는 잠재력이 있는 것으로 여겨집니다. 최근 수십 년 동안 작물 생산성 향상, 질병 및 해충 퇴치, 비료 및 살충제의 효능 강화, 작물 건강 모니터링, 가장 중요하게는 환경 스트레스 관리를 고려한 다양한 나노 물질이 발견되었습니다5,6. 또한 다양한 연구를 통해 생물학적 스트레스 완화, 특히 염분 스트레스 완화에서 나노입자의 방어 역할이 밝혀졌습니다7,8,9. 탄소 나노물질 카테고리의 구성원인 그래핀 양자점(100 nm 미만 크기 범위의 2차원 그래핀의 작은 조각)은 눈에 띄는 생체 적합성과 광학 및 형광 특성과 같은 특징으로 인해 이 클래스에서 떠오르는 별이 되었습니다. 고유한 광발광 기능10. 또한, 탄소 기반 나노입자는 염분 및 관련 비생물적 스트레스로 인한 부작용을 완화시키는 것으로 보고되었습니다11. 일부 최근 연구에 따르면 GQD는 생물학적 물질에 대한 독성이 비교적 적거나 전혀 없으며 적절한 생체 적합성을 가지며 다른 생체 분자 및 화학 물질과 쉽게 기능화할 수 있다고 보고되었습니다12,13,14,15. 또한, 이러한 종류의 물질의 높은 친수성과 상당한 세포 투과성은 생물학적 시스템16,17에서 수성 응용 분야에 적합합니다. GQD는 단일 원자층 평면 접합체 구조, 큰 표면적 및 약물 및 기타 종류의 분자를 로드 및/또는 운반하기 위한 활성 결합 부위를 제공하는 산소 함유 그룹을 가지고 있습니다. 특정 분자, 헤테로 원자, 나노 물질, DNA 가닥 및 효소를 사용한 GQD 도핑은 이미 보고되었습니다18. GQD와 같은 탄소 기반 나노물질 내부에 도핑된 헤테로 원자는 표면 및 국소 화학적 특성을 포함한 기본 특성을 효과적으로 조절할 수 있습니다19,20. 예를 들어, 질소로 도핑된 그래핀은 호스트 분자(GQD)의 밴드 갭을 효율적으로 조절하여 새로운 특성을 도입할 수 있습니다. 또한 많은 연구자들이 밀의 발아 및 묘목 성장에 은, 산화티타늄, 산화아연 및 탄소 나노튜브와 같은 나노입자의 능력을 보고했습니다22,23. 이에 대해 우리는 철, 망간과 같은 필수 미량 영양소와 결합된 GQD가 염분 스트레스로 인해 발생하는 부작용을 완화함으로써 식물 성장을 완화하는 효과적인 유발자 역할을 할 것이라는 가설을 세웠습니다.