Studie zeigt, dass Eisenoxid-Nanopartikel für die Nachhaltigkeit von Heilpflanzen unter toxischen Metallbedingungen nützlich sind

Metall(oid)-Toxizität hemmt das Wachstum und die Entwicklung der Pflanzen erheblich und beeinträchtigt dadurch Ertrag und Qualität. Es ist von entscheidender Bedeutung, nach günstigen Maßnahmen zu suchen, um das Überleben der Pflanzen unter toxischen Metall(oid)-Bedingungen zu verbessern.

Frühere Studien haben die komplexen Mechanismen von Panax notoginseng, einer traditionellen Heilpflanze, und ihre Reaktionen auf biotischen und abiotischen Stress identifiziert. Die Auswirkungen von Nanopartikeln (NPs), insbesondere Eisenoxid-NPs, auf die Reaktion von P. notoginseng auf Cadmium (Cd) und Arsen (As)-Stress müssen jedoch noch weiter aufgeklärt werden.

In einer Studie veröffentlicht in UmweltverschmutzungForscher des Xishuangbanna Tropical Botanical Garden (XTBG) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) untersuchten die Auswirkungen von Fe3O4-NPs auf Panax notoginseng unter Cd- und As-Stress. Durch die Kombination physiologischer und metabolomischer Analysen untersuchten die Forscher die Mechanismen der Reaktion von P. notoginseng-Keimlingen auf Cd/As-Stress mit oder ohne Blattexposition gegenüber Fe3O4-NPs.

Sie fanden heraus, dass die Cd/As-Behandlung das Keimlingswachstum stark hemmte, was durch die Abnahme des Frischgewichts der Triebe, der Wurzellänge und des Frischgewichts der Wurzeln angezeigt wurde. Durch die Regulierung des Ionengleichgewichts, der Antioxidantienspiegel und der Stoffwechselprofilierung verbesserten Fe3O4-NPs die durch Cd/As induzierte Wachstumshemmung.

Fe3O4-NPs veränderten essentielle Metaboliten, die den Aminozucker- und Nukleotidzuckerstoffwechsel, die Flavonoidbiosynthese und den Phenylalaninstoffwechsel erheblich anreicherten, und modulierten so den Kompromiss zwischen Pflanzenwachstum und Abwehr gegen Metalltoxizität.

Noch wichtiger ist, dass Fe3O4-NPs viele Cd/As-induzierte DAMs auf normale Werte zurückführten, was weiter belegt, dass Fe3O4-NPs für das Keimlingswachstum unter Stress von Vorteil waren. Darüber hinaus wurden Terpenoide erheblich induziert, wenn sie Cd/As-Stress ausgesetzt wurden, und Fe3O4-NPs veränderten diese Schlüsselmetaboliten und beeinträchtigten so ihren potenziellen medizinischen Wert.

„Diese Studie legt nahe, dass Metallnanopartikel als Nanoregulatoren zur Bekämpfung von Metall(oid)-Stress im eigentlichen Produktionsgebiet von Heilpflanzen dienen können. Sie können verwendet werden, um potenzielle Wirkstoffe von Heilpflanzen in mit Metall(oid) kontaminierten Gebieten zu verstärken“, sagte Wan Jinpeng von XTBG.