Silicon dioxide nanoparticles enhance rice blast resistance in Oryza sativa.

نانوذرات د یاکسید سیلیکون مقاومت برنج به بلاست را در افزایش م یدهند Oryza sativa

Objective The causative agent of rice blast, Pyricularia oryzae, continues to be one of the most damaging obstacles to rice production worldwide. This study examines whether silicon dioxide nanoparticles (SiO₂NPs) improved rice plant growth, yield, and defense responses while lessening the severity of blasts. SiO₂NPs' ability to activate defense enzymes and pathogenesis-related (PR) genes made them an environmentally friendly substitute for chemical fungicides. The work also explores the broader applicability of nanotechnology as a sustainable approach to securing rice production under disease pressure. This study studies for the first time the dual protective mechanism of SiO₂ nanoparticles and also provides a comparison of seed drench versus foliar spray application modes under blast infection conditions and identifies foliar delivery as a more effective approach for disease suppression. Materials and methods SiO₂NPs (0, 50, 100, and 200 ppm) were applied on rice cultivar IR64 seeds either by seed soaking or foliar spraying. The disease severity index (DSI) was recorded two weeks after inoculation with P. oryzae. Along with growth parameters and yield parameters, biochemical analyses of peroxidase (POD) and polyphenol oxidase (PPO) activity, PR-1 and PR-5 level of gene expression were also documented. Statistical analysis of the data was done using ANOVA and LSD at p≤ 0.05. Results Applying SiO₂NPs to the concentration-dependent extent of the blast severity was suppressed. DSI declined to 32.1% at 200 ppm of the untreated control of 78.2%. The highest treatment with nanoparticles showed a 56 % increment in grain yield, indicating a significant positive enhancement of yield components. PR-1 (3.2-fold), PR-5 (2.0-fold) upregulation, POD (1.8-fold) and PPO (2.1-fold) activities were significantly enhanced in SiO 2 NP -treated plants. Effective protection was always higher than that of seed soaking because of foliar application. Conclusions SiO₂NPs effectively reduced the severity of rice blast and, at the same time, stimulated plant growth and defense response. They are good options for long-term, nanotechnology-based disease control in rice farming due to their dual functions as structural protectants and molecular inducers. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

هدف: عامل بیماریزای بلاست برنج م یتوانند رشد گیاه برنج، عملکرد و (SiO₂NPs) شمار میرود. این مطالعه بررسی م یکند که آیا نانوذرات دیاکسید سیلیکون در فعالسازی SiO₂NPs پاسخهای دفاعی آن را بهبود بخشیده و در عین حال شدت بیماری بلاست را کاهش دهند. توانایی آ نها را به جایگزینی سازگار با محیطزیست برای قارچکشهای شیمیایی تبدیل (PR) آنزیمهای دفاعی و ژنهای مرتبط با پاتوژنز میکند. این پژوهش همچنین کاربرد گستردهتر نانوفناوری را ب هعنوان رویکردی پایدار برای تأمین امنیت تولید برنج تحت فشار را بررسی کرده و همچنین مقایسهای SiO₂ بیماری بررسی م ینماید. این مطالعه برای نخستین بار مکانیسم حفاظتی دوگانه نانوذرات بین دو روش کاربرد خیساندن بذر و محلولپاشی برگی تحت شرایط آلودگی به بلاست ارائه م یدهد و نشان م یدهد که کاربرد برگی رویکرد مؤثرتری برای مهار بیماری است. مواد و روشها: نانوذرات اندازهگیری شد. علاوه بر پارامترهای (DSI) شاخص شدت بیماری ،P. oryzae اعمال شدند. دو هفته پس از تلقیح IR رقم برنج 64 و همچنین سطوح بیان ژنهای (PPO) و پلیفنل اکسیداز (POD) رشد و عملکرد، آنالیزهای بیوشیمیایی شامل فعالیت پراکسیداز p≤ در سطح معنیداری 0.05 LSD و ANOVA ثبت گردید. تجزیه و تحلیل آماری دادهها با استفاده از آزمون PR- و 5 PR-1 انجام شد. ب هصورت وابسته به دوز کاهش یافت. در غلظت 200 پیپیام، شاخص SiO₂NPs نتایج: شدت بیماری بلاست با افزایش غلظت 32 % کاهش یافت. عملکرد دانه در بالاترین تیمار نانوذرهای 56 % افزای ش / 78 % در تیمار شاهد بدون نانوذره به 1 / شدت بیماری از 2 PR- افزایش معن یدار بیان ژ نهای 1 SiO₂NPs نشان داد که بیانگ ر بهبود قابل توجه اجزای عملکرد است. گیاهان تیمار شده با 2/1 برابر(را نشان دادند. اثرات حفاظتی کاربرد (PPO 1/8 برابر(و (POD 2 برابر(و همچنین افزایش فعالیت (PR- 3/2 برابر(و 5 (برگی ب هطور مداوم بیشتر از خیساندن بذر بود. نتیجهگیری: نانوذرات د یاکسید سیلیکون ب هطور مؤثری شدت بیماری بلاست برنج را کاهش داده و ه مزمان رشد گیاه و فعالسازی سامانههای دفاعی را تقویت کردند. نقش دوگانه آ نها ب هعنوان محافظهای ساختاری و القاکنندههای مولکولی، این نانوذرات را به گزینهای امیدبخش برای کنترل بلندمدت بیماریها بر پایه نانوفناوری در کشاورزی برنج تبدیل م یکند. [ABSTRACT FROM AUTHOR]