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Aplicación de nanopartículas de óxido de zinc para mitigar la toxicidad del cadmio: mecanismos y perspectivas futuras

Autores: Umair Hassan, Muhammad; Huang, Guoqin; Haider, Fasih Ullah; Khan, Tahir Abbas; Noor, Mehmood Ali; Luo, Fang; Zhou, Quan; Yang, Binjuan; Ul Haq, Muhammad Inzamam; Iqbal, Muhammad Mahmood

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Aplicación de nanopartículas de óxido de zinc para mitigar la toxicidad del cadmio: mecanismos y perspectivas futuras


Categoría

Ciencias Agrícolas y Biológicas

Subcategoría

Botánica

Palabras clave

Cadmio
Nanopartículas
óxido de zinc
Toxicidad
Plantas
Medio ambiente

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 16

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El cadmio (Cd), como el contaminante de metal pesado más prevalente, representa serios riesgos para las plantas, los humanos y el medio ambiente. La ubicuidad de este metal tóxico está aumentando continuamente debido al rápido vertido de efluentes industriales y mineros y al uso excesivo de fertilizantes químicos. Las nanopartículas (NPs) han surgido como una estrategia novedosa para aliviar la toxicidad del Cd. Las nanopartículas de óxido de zinc (ZnO-NPs) se han convertido en las NPs más importantes utilizadas para mitigar la toxicidad de los estreses abióticos y mejorar la productividad de los cultivos. Las plantas absorben rápidamente el Cd, lo que interrumpe posteriormente los procesos fisiológicos y bioquímicos de las plantas y aumenta la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS), lo que causa la oxidación de estructuras celulares y pérdidas significativas en el crecimiento. Además, la toxicidad del Cd también interrumpe la presión osmótica de las hojas, la absorción de nutrientes, la estabilidad de las membranas, la síntesis de clorofila y las actividades enzimáticas, lo que lleva a una reducción seria en el crecimiento y la productividad de biomasa. Aunque las plantas poseen un excelente mecanismo de defensa para contrarrestar la toxicidad del Cd, esto no es suficiente para contrarrestar concentraciones más altas de toxicidad por Cd. La aplicación de Zn-NPs ha demostrado tener un potencial significativo para mitigar los efectos tóxicos del Cd. Las ZnO-NPs mejoran la síntesis de clorofila, la eficiencia fotosintética, la estabilidad de las membranas, la absorción de nutrientes y la expresión génica, lo que puede ayudar a contrarrestar los efectos tóxicos del estrés por Cd. Además, las ZnO-NPs también ayudan a reducir la absorción y acumulación de Cd en las plantas, y la compleja relación entre las ZnO-NPs, los osmólitos, las hormonas y los metabolitos secundarios juega un papel importante en la tolerancia al Cd. Así, esta revisión se concentra en explorar los diversos mecanismos por los cuales las nanopartículas de ZnO pueden aliviar la toxicidad del Cd en las plantas. Al final, esta revisión ha identificado varias lagunas de investigación que necesitan ser abordadas para asegurar el prometedor futuro de las ZnO-NPs en la mitigación de la toxicidad del Cd. Los hallazgos de esta revisión contribuyen a obtener una comprensión más profunda del papel de las ZnO-NPs en la lucha contra la toxicidad del Cd para promover una producción agrícola más segura y sostenible mediante la remediación de suelos contaminados por Cd. Esto también permite el desarrollo de enfoques ecológicos para remediar suelos contaminados por Cd y mejorar la fertilidad del suelo y la calidad ambiental.

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