DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2025.1697885
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41626321
تاريخ النشر: 2026-01-16
المؤلف: Nadiyah M. Alabdallah وآخرون
الموضوع الرئيسي: استجابات النباتات للضغط والتحمل
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة تأثيرات جزيئات الفضة النانوية (AgNPs) على شتلات الحمص (Cicer arietinum L.) تحت مستويات مختلفة من إجهاد الملح. تركز الأبحاث على تركيزين من AgNPs الورقية (300 جزء في المليون و400 جزء في المليون) المطبقة على النباتات المعرضة لمستويات ملوحة ناتجة عن مياه البحر بنسبة 10% و30% و50%، والتي تت correspond إلى إجهاد الملح الخفيف والمتوسط والشديد، على التوالي. تشير النتائج إلى أن إجهاد الملح يعيق بشكل كبير نمو الحمص، كما يتضح من انخفاض الكتلة الحيوية الطازجة والجافة وزيادة مستويات المالونديالديهايد (MDA)، وهو علامة على الإجهاد التأكسدي.
على العكس من ذلك، أدى تطبيق AgNPs إلى تحسين عدة معايير فسيولوجية، بما في ذلك محتوى الكلوروفيل، ومؤشر استقرار الكلوروفيل (CSI)، وتألق الكلوروفيل (Fv/Fm)، ومستويات البرولين، بينما انخفضت مستويات السكريات القابلة للذوبان الكلية (TSS) ومستويات MDA. علاوة على ذلك، تم تعزيز نشاط إنزيمات مضادات الأكسدة في أوراق الحمص مع معالجة AgNP تحت إجهاد الملح، مما يبرز دورها في تخفيف الضرر التأكسدي وتعزيز تحمل الإجهاد. بشكل عام، تشير النتائج إلى أن AgNPs يمكن أن تعزز بشكل فعال تحمل الملوحة في شتلات الحمص، مما يقدم استراتيجية قابلة للتطبيق لتحسين إنتاج المحاصيل في المناطق الزراعية المتأثرة بالملوحة.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على التحديات الحرجة التي تواجه إنتاج المحاصيل العالمية، وخاصة بسبب إجهاد الملح، الذي يؤثر بشكل كبير على الإنتاجية الزراعية، خاصة في المناطق الجافة وشبه الجافة. تؤثر الملوحة على حوالي 1,125 مليون هكتار من الأراضي الزراعية على مستوى العالم، مما يؤدي إلى آثار ضارة على الوظائف الفسيولوجية للنبات، بما في ذلك الإجهاد التأكسدي الناتج عن أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS). يهدد هذا الإجهاد التأكسدي سلامة الخلايا، مما يهدد الأمن الغذائي في المناطق المعتمدة على التربة المتأثرة بالملوحة. في المملكة العربية السعودية، حيث تعتبر ملوحة التربة قيدًا رئيسيًا على إنتاجية المحاصيل، هناك اهتمام متزايد بزراعة الحمص (Cicer arietinum L.) تحت أنظمة الري البديلة لتعزيز إنتاج البقوليات المستدام.
تؤكد الورقة على إمكانيات تكنولوجيا النانو، وخاصة جزيئات الفضة النانوية (AgNPs)، كنهج واعد لتحسين مرونة المحاصيل تحت إجهاد الملح. لقد أظهرت AgNPs القدرة على تعزيز نمو النبات والأداء الفسيولوجي في ظروف الإجهاد غير الحيوي المختلفة. ومع ذلك، تحدد الأبحاث فجوة كبيرة في الدراسات التي تركز على التطبيق الورقي لـ AgNPs في الحمص تحت ظروف الري المالحة. تهدف الدراسة إلى التحقيق في تأثيرات جرعات مختلفة من AgNPs المطبقة ورقيًا على شتلات الحمص المعرضة للملوحة الناتجة عن مياه البحر، مع فرضية أن مثل هذه التطبيقات ستعمل على تحسين النمو، والأداء الضوئي، والدفاعات المضادة للأكسدة بينما تخفف من الضرر التأكسدي.
النتائج
في هذه الدراسة، تم تصنيع جزيئات الفضة النانوية (AgNPs) بيولوجيًا باستخدام نترات الفضة ومستخلص بذور Juniperus procera، الذي عمل كعامل مختزل ومستقر. أدت عملية التصنيع، التي أجريت عند 60 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة، إلى تغيير في اللون يدل على تشكيل AgNP، تم تأكيده بواسطة مطيافية الأشعة فوق البنفسجية والمرئية التي أظهرت ذروة عند 415 نانومتر وصور SEM التي كشفت عن جزيئات نانوية كروية بمتوسط حجم 100 نانومتر. كما أكدت مطيافية FTIR نجاح التصنيع واستقرار AgNPs من خلال قمم الامتصاص المميزة.
أظهر تطبيق AgNPs تعزيزًا كبيرًا في نمو شتلات الحمص تحت ظروف إجهاد الملح. على وجه التحديد، بينما أدى إجهاد الملح إلى تقليل معايير النمو المختلفة (طول الساق، طول الجذر، والوزن الطازج) بنسب كبيرة، أدى إدخال AgNPs إلى تحسين هذه المقاييس، خاصة مع معالجة AgNPs1. بالإضافة إلى ذلك، تأثرت مستويات الكلوروفيل والكاروتينات سلبًا بإجهاد الملح، ولكن أدى تطبيق AgNPs إلى زيادات ملحوظة في هذه الأصباغ مقارنة بالشتلات الضابطة. كما أبرزت الدراسة أن AgNPs خففت من الإجهاد التأكسدي، كما يتضح من انخفاض مستويات المالونديالديهايد (MDA) والبرولين، وزيادة أنشطة إنزيمات مضادات الأكسدة (SOD وCAT) تحت إجهاد الملوحة، مما يشير إلى أن AgNPs يمكن أن تخفف بشكل فعال من الآثار الضارة لإجهاد الملح على نباتات الحمص.
المناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على التأثيرات المفيدة لجزيئات الفضة النانوية (AgNPs) التي تم تصنيعها بطريقة خضراء على نمو الحمص (Cicer arietinum cv. Bittle-98) تحت ظروف إجهاد الملح. توضح الدراسة أن AgNPs تخفف بشكل كبير من الآثار السلبية للملوحة من خلال تحسين معايير النمو مثل أطوال الساق والجذر، والأوزان الطازجة، ومحتوى الكلوروفيل. يُعزى هذا التحسين إلى قدرة AgNPs على تنظيم توازن الأيونات، وخاصة من خلال تقليل تراكم أيونات الصوديوم (Na⁺) في أنسجة النبات، وهو أمر حاسم للحفاظ على امتصاص العناصر الغذائية وصحة النبات بشكل عام.
علاوة على ذلك، يبدو أن تطبيق AgNPs يعزز آليات الدفاع المضادة للأكسدة في النبات، كما يتضح من زيادة أنشطة مضادات الأكسدة الإنزيمية الرئيسية مثل سوبر أكسيد ديسموتاز (SOD) وكاتالاز (CAT). تلعب هذه الإنزيمات أدوارًا حيوية في تخفيف الإجهاد التأكسدي الناتج عن الملوحة العالية، مما يحافظ على سلامة الخلايا ووظيفتها. كما تلاحظ الدراسة انخفاضًا في مستويات المالونديالديهايد (MDA) والبرولين، مما يشير إلى أن AgNPs تساعد في إصلاح الضرر الخلوي والحفاظ على استقرار الغشاء تحت الظروف المالحة. بشكل عام، تشير النتائج إلى أن AgNPs تعزز تحمل الملح في الحمص من خلال مسارات متعددة، بما في ذلك تحسين الاستقرار الفسيولوجي، وزيادة الكفاءة الضوئية، وتنشيط أنظمة الدفاع المضادة للأكسدة، مما يعزز النمو المستدام والإنتاجية في البيئات المالحة. يُوصى بمزيد من الأبحاث لتقييم الآثار طويلة الأجل لتراكم AgNP في أجزاء النبات القابلة للأكل من أجل سلامة الغذاء.
DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2025.1697885
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41626321
Publication Date: 2026-01-16
Author(s): Nadiyah M. Alabdallah et al.
Primary Topic: Plant Stress Responses and Tolerance
Overview
This study investigates the effects of silver nanoparticles (AgNPs) on chickpea (Cicer arietinum L.) seedlings under varying levels of salt stress. The research focuses on two concentrations of foliar AgNPs (300 ppm and 400 ppm) applied to plants subjected to seawater-induced salinity levels of 10%, 30%, and 50%, which correspond to mild, moderate, and severe salt stress, respectively. Results indicate that salt stress significantly hampers chickpea growth, evidenced by reduced fresh and dry biomass and increased malondialdehyde (MDA) levels, a marker of oxidative stress.
Conversely, the application of AgNPs improved several physiological parameters, including chlorophyll content, chlorophyll stability index (CSI), chlorophyll fluorescence (Fv/Fm), and proline levels, while decreasing total soluble sugars (TSS) and MDA levels. Furthermore, the activity of antioxidant enzymes in chickpea leaves was enhanced with AgNP treatment under salt stress, highlighting their role in alleviating oxidative damage and promoting stress tolerance. Overall, the findings suggest that AgNPs can effectively enhance the salinity tolerance of chickpea seedlings, presenting a viable strategy for improving crop yields in salt-affected agricultural areas.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the critical challenges faced by global crop production, particularly due to salt stress, which significantly affects agricultural productivity, especially in arid and semi-arid regions. Salinization impacts approximately 1,125 million hectares of farmland globally, leading to detrimental effects on plant physiological functions, including oxidative stress caused by reactive oxygen species (ROS). This oxidative stress compromises cellular integrity, thereby threatening food security in regions reliant on saline-affected soils. In Saudi Arabia, where soil salinity is a major constraint on crop productivity, there is a growing interest in cultivating chickpea (Cicer arietinum L.) under alternative irrigation systems to enhance sustainable legume production.
The paper emphasizes the potential of nanotechnology, particularly silver nanoparticles (AgNPs), as a promising approach to improve crop resilience under salt stress. AgNPs have shown the ability to enhance plant growth and physiological performance in various abiotic stress conditions. However, the research identifies a significant gap in studies focusing on the foliar application of AgNPs in chickpeas under saline irrigation conditions. The study aims to investigate the effects of different doses of foliar-applied AgNPs on chickpea seedlings exposed to seawater-induced salinity, hypothesizing that such applications will improve growth, photosynthetic performance, and antioxidant defenses while mitigating oxidative damage.
Results
In this study, silver nanoparticles (AgNPs) were synthesized biologically using silver nitrate and Juniperus procera seed extract, which served as both a reducing and stabilizing agent. The synthesis process, conducted at 60°C for 30 minutes, resulted in a color change indicative of AgNP formation, confirmed by UV-visible spectroscopy showing a peak at 415 nm and SEM imaging revealing spherical nanoparticles averaging 100 nm in size. FTIR spectroscopy further validated the successful synthesis and stability of the AgNPs through characteristic absorption peaks.
The application of AgNPs demonstrated a significant enhancement in the growth of chickpea seedlings under salt stress conditions. Specifically, while salt stress reduced various growth parameters (shoot length, root length, and fresh weight) by substantial percentages, the introduction of AgNPs improved these metrics, particularly with AgNPs1 treatment. Additionally, chlorophyll and carotenoid levels were adversely affected by salt stress, but the application of AgNPs led to notable increases in these pigments compared to control seedlings. The study also highlighted that AgNPs mitigated oxidative stress, as indicated by reduced malondialdehyde (MDA) and proline levels, and enhanced antioxidant enzyme activities (SOD and CAT) under salinity stress, suggesting that AgNPs can effectively alleviate the detrimental effects of salt stress on chickpea plants.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the beneficial effects of green-synthesized silver nanoparticles (AgNPs) on chickpea (Cicer arietinum cv. Bittle-98) growth under salt stress conditions. The study demonstrates that AgNPs significantly mitigate the adverse impacts of salinity by improving growth parameters such as shoot and root lengths, fresh weights, and chlorophyll content. This enhancement is attributed to AgNPs’ ability to regulate ion homeostasis, particularly by reducing sodium ion (Na⁺) accumulation in plant tissues, which is critical for maintaining nutrient uptake and overall plant health.
Furthermore, the application of AgNPs appears to bolster the plant’s antioxidant defense mechanisms, as evidenced by increased activities of key enzymatic antioxidants like superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT). These enzymes play vital roles in mitigating oxidative stress caused by high salinity, thereby preserving cellular integrity and function. The study also notes a decrease in malondialdehyde (MDA) and proline levels, suggesting that AgNPs help repair cellular damage and maintain membrane stability under saline conditions. Overall, the findings indicate that AgNPs enhance salt tolerance in chickpeas through multiple pathways, including improved physiological stability, enhanced photosynthetic efficiency, and activation of antioxidant defense systems, promoting sustained growth and productivity in saline environments. Further research is recommended to assess the long-term implications of AgNP accumulation in edible plant parts for food safety.