Зафар Абдулович Рехман, преподаватель департамента функциональных материалов и инженерного конструирования
ул. им. Пушкина, 1, Ставрополь, 355002
Zafar Abdulovich Rekhman, Lecturer at the Department of Functional Materials and Engineering Design
1 Pushkin st., Stavropol, 355002
Андрей Владимирович Блинов, кандидат технических наук, доцент, доцент департамента функциональных материалов и инженерного конструирования
ул. им. Пушкина, 1, Ставрополь, 355002
Andrey Vladimirovich Blinov, Candidate of Technical Sciences, assistant professor, Associate Professor, Department of Functional Materials and Engineering Design
1 Pushkin st., Stavropol, 355002
Андрей Ашотович Нагдалян, кандидат технических наук, старший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории пищевой и промышленной биотехнологии факультета пищевой инжеерии и биотехнологий имени акдемика А.Г. Храмцова
ул. им. Пушкина, 1, Ставрополь, 355002
Andrey Ashotovich Nagdalyan, Candidate of Technical Sciences, Senior Researcher, Research Laboratory of Food and Industrial Biotechnology, Faculty of Food Engineering and Biotechnology named after Academician A.G. Khramtsov
1 Pushkin st., Stavropol, 355002
Алина Салмановна Аскерова, лаборант Департамента функциональных материалов и инженерного конструирования
ул. им. Пушкина, 1, Ставрополь, 355002
Alina Salmanovna Askerova, Laboratory assistant at the Department of Functional Materials and Engineering Design
1 Pushkin st., Stavropol, 355002
Дмитрий Борисович Голик,лаборант Департамента функциональных материалов и инженерного конструирования
ул. им. Пушкина, 1, Ставрополь, 355002
Dmitriy Borisovich Golik, Laboratory assistant at the Department of Functional Materials and Engineering Design
1 Pushkin st., Stavropol, 355002
Максим Борисович Ребезов, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, главный научный сотрудник; доктор сельскохозяйственных наук, профессор, профессор кафедры биотехнологии и пищевых продуктов
ул. им. Талалихина, 26, Москва, 109316
ул. им. Карла Либкнехта, 42, Екатеринбург, 620075
Maksim Borisovich Rebezov, Doctor of Agricultural Sciences, Professor, Chief Researcher, Doctor of Agricultural Sciences, Professor, Professor of the Department of Biotechnology and Food Products
26 Talalikhin st., Moscow, 109316
42 Karl Liebknecht st., Yekaterinburg, 620075
Актуальность. Засоление почв — глобальный стрессор, ограничивающий продуктивность пшеницы. Марганец участвует в фотосинтезе и антиоксидантной защите, однако эффективность его наноформ для повышения солеустойчивости изучена недостаточно. Целью работы являлась оценка влияния предпосевной обработки семян наночастицами MnO₂ на проростки пшеницы в условиях солевого стресса.
Методы. Наночастицы MnO₂ синтезированы с использованием алкилдиметиламиноксида в качестве стабилизатора. Фазовый состав оценивали с помощью рентгенофазового анализа. Энергетику взаимодействия оценивали квантово-химическим моделированием (B3LYP/6-31G*). Семена пшеницы обрабатывали суспензией MnO₂ (1 мг/л) и проращивали при 0,5–5,0% NaCl. Определяли морфометрические показатели и содержание фотосинтетических пигментов (спектрофотометрия). Данные обработаны двух факторным ANOVA (p < 0,05).
Результаты. Рентгенофазовый анализ показал наличие аморфной фазы диоксида марганца с гексогональной решеткой. Моделирование подтвердило энергетическую выгодность связывания MnO₂ с N-оксидной группой стабилизатора (ΔE = 1299 ккал/моль). В контроле повышение NaCl до 1,0% снижало сумму пигмен тов с 0,087 до 0,032 мг/г, а 2,5% NaCl вызывало гибель проростков. Обработка MnO₂ обеспечила выживание при 2,5% NaCl (сумма пигментов 0,074 мг/г), что лишь незначительно уступает контролю при 0,5% NaCl. При 1,0% NaCl содержание пигментов в опытных образцах (0,078 мг/г) было сопоставимо с контролем при 0,5% NaCl, что свидетельствует о полном нивелировании стресса. Увеличение доли каротиноидов указывает на активацию антиоксидантной защиты. Наночастицы MnO₂ эффективно защищают фотосинтетический аппарат пшеницы при солевом стрессе, что открывает перспективы создания новых форм удобрений.
Relevance. Soil salinity is a global stressor limiting wheat productivity. Manganese participates in photosynthesis and antioxidant defense, but the efficacy of its nanoforms for improving salt tolerance remains underexplored. This study aimed to evaluate the effect of pre-sowing seed treatment with MnO₂ nanoparticles on wheat seedlings under salt stress.
Methods. MnO₂ nanoparticles were synthesized using alkyl dimethyl amine oxide as a stabilizer. Phase composition was assessed using X-ray diffraction analysis. The energetics of interactions were estimated using quantum chemical modeling (B3LYP/6-31G*). Wheat seeds were treated with a MnO₂ suspension (1 mg/L) and germinated at 0.5–5.0% NaCl. Morphometric parameters and photosynthetic pigment content were determined (spectrophotometry). Data were analyzed using a two-way ANOVA (p < 0.05).
Results. X-ray diffraction analysis revealed the presence of an amorphous manganese dioxide phase with a hexagonal lattice. Modeling confirmed the energetic favorability of MnO₂ binding to the N-oxide group of the stabilizer (ΔE = 1299 kcal/mol). In the control, increasing NaCl to 1.0% reduced the total pigment content from 0.087 to 0.032 mg/g, while 2.5% NaCl caused seedling mortality. MnO₂ treatment ensured survival at 2.5% NaCl (total pigment content 0.074 mg/g), which is only slightly inferior to the control at 0.5% NaCl. At 1.0% NaCl, the pigment content in the test samples (0.078 mg/g) was comparable to the control at 0.5% NaCl, indicating complete stress relief. An increase in the proportion of carotenoids indicates activation of antioxidant defenses. MnO₂ nanoparticles effectively protect the photosynthetic apparatus of wheat under salt stress, opening up prospects for the development of new forms of fertilizer.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.