Influence of Iron Glycinate and Its Ultrafine Particles on the Growth and Biochemical Parameters of Triticum aestivum L. Seedlings

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The effect of iron chelates and its ultrafine particles (UFPs) on the growth and biochemical parameters of Triticum aestivum L. plants was compared. As an example of the effect of chelates, iron glycinate was chosen, with the help of which UFPs were obtained by interacting with quercetin. The relevance of the study was the development of new types of fertilizers based on UFPs metals, characterized by higher bioavailability, which will reduce their application rates to 6.25 · 10–4 mg/l of the finished solution. UFPs of iron were obtained by the method of “green” synthesis. The confirmation of their sizes was carried out by the method of dynamic light scattering. The positive effect of UFPs on the length and biomass of shoots and wheat roots was shown, which increased these indicators relative to the control by 29, 45 and 81%, respectively. The use of quercetin as a separate supplement improved these indicators by 37% relative to the control. The possibility of using iron UFPs obtained by the method of “green” synthesis to increase stress resistance of plants is substantiated.

Full Text

Restricted Access

About the authors

S. A. Peshkov

Orenburg State University

Email: mpp27@mail.ru
Russian Federation, 13, Pobeda Ave., Orenburg, 460018

L. V. Galaktionova

Orenburg State University

Email: mpp27@mail.ru
Russian Federation, 13, Pobeda Ave., Orenburg, 460018

T. D. Khovrina

Orenburg State University

Email: mpp27@mail.ru
Russian Federation, 13, Pobeda Ave., Orenburg, 460018

A. A. Yudin

Orenburg State University

Email: mpp27@mail.ru
Russian Federation, 13, Pobeda Ave., Orenburg, 460018

P. P. Mukovoz

Ulyanov Chuvash State University

Author for correspondence.
Email: mpp27@mail.ru
Russian Federation, 15, Moskovsky Ave., Cheboksary, 428015

T. V. Peshkova

Orenburg State University

Email: mpp27@mail.ru
Russian Federation, 13, Pobeda Ave., Orenburg, 460018

A. P. Glinushkin

Zelinsky Institute of Organic Chemistry of the RAS; Peoples’ Friendship University of Russia; Lomonosov Moscow State University

Email: mpp27@mail.ru
Russian Federation, 47, Leninsky Ave., Moscow, 119991; 6, Miklukho-Maklay St., Moscow, 117198; Bldg. 12, 1, Leninskie Gory, Moscow, 119234

References

  1. Todorov L.T., Kostova I.P. Coumarin-transition metal complexes with biological activity: current trends and perspectives // Front Chem. 2024. V. 12. P. 1342772.
  2. El-Lateef H.M.A., El-Dabea T., Khalaf M.M., Abu-Dief A.M. Recent overview of potent antioxidant activity of coordination compounds // Antioxidants (Basel). 2023. V. 12. № 2. P. 213.
  3. Marukhlenko A.V., Morozova M.A., Mbarga A.M.J., Antipova N.V., Syroeshkin A.V., Podoprigora I.V., Maksimova T.V. Chelation of zinc with biogenic amino acids: Description of properties using Balaban index, assessment of biological activity on spirostomum ambiguum cellular biosensor, influence on biofilms and direct antibacterial action // Pharmaceuticals (Basel). 2022. V. 15. № 8. P. 979.
  4. Yu J.L., Wu S., Zhou C., Dai Q.Q., Schofield C.J., Li G.B. MeDBA: the Metalloenzyme data bank and analysis platform // Nucleic Acids Res. 2023. V. 51. № D1. P. D593–D602.
  5. Lee V.J., Janisse S.E., Heffern M.C. Plant-derived chelators and ionophores as potential therapeutics for metabolic diseases // Chem. Soc. Rev. 2023. V. 52. № 11. P. 3927–3945.
  6. Glinushkin A., Akimova S., Nikulina E., Tsirulnikova N., Kirkach V., Kalinitchenko V., Radzhabov A., Radkevich E., Marchenko L., Solovyov A., Zubkov A., Panova M., Konstantinovich A., Indolov V. Preliminary study: Micropropagation using five types of chelated iron and the subsequent acclimation of blue honeysuckle (Lonicera caerulea var. kamtschatica Sevast.) // Forests. 2023. V. 14. № 4. P. 821.
  7. Cai Y., Liu L., Zhang W., Xing S., Liang X., Gao M., Yu H., Jiang Z., Ogino K., Chen X., Wang B., Si H. Effects of adding pyrochar and hydrochar to calcareous soil on nutrient uptake by maize // BioResources. 2023. V. 18. № 2. P. 2981–2997.
  8. Figovsky O., Beilin D. Green nanotechnology. N.Y.: Jenny Stanford Publishing, 2017. 558 p.
  9. Khan F., Shariq M., Asif M., Siddiqui M. A., Malan P., Ahmad F. Green nanotechnology: Plant-mediated nanoparticle synthesis and application // Nanomaterials. 2022. V. 12. № 4.
  10. Vijayaram S., Razafindralambo H., Sun Y.Z., Vasantharaj S., Ghafarifarsani H., Hoseinifar S.H., Raeeszadeh M. Applications of green synthesized metal nanoparticles – a review // Biol Trace Elem. Res. 2024. V. 202. № 1. P. 360–386.
  11. Sari I.P., Yulizar Y. Green synthesis of magnetite (Fe3O4) nanoparticles using Graptophyllum pictum leaf aqueous extract // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. and Engin. 2017. V. 191. № 1. P. 012014.
  12. Wei Y., Fang Z., Zheng L., Tan L., Tsang E.P. Green synthesis of Fe nanoparticles using Citrus maxima peels aqueous extracts // Mater. Lett. 2016. V. 185. P. 384–386.
  13. Gour A., Jain N.K. Advances in green synthesis of nanoparticles // Artif. Cells Nanomed. Biotechnol. 2019. V. 47. № 1. P. 844–851.
  14. Brusko V., Garifullin B., Geniyatullina G., Kuryntseva P., Galieva G., Galitskaya P., Selivanovskaya S., Dimiev A.M. Novel biodegradable chelating agents for micronutrient fertilization // J. Agric. Food Chem. 2023. V. 71. № 41. P. 14979–14988.
  15. Hyder S., Ul-Nisa M., Shahzadi, Shahid H., Gohar F., Gondal A.S., Riaz N., Younas A., Santos-Villalobos S.L., Montoya-Martinez A.C., Sehar A., Latif F., Rizvi Z.F., Iqbal R. Recent trends and perspectives in the application of metal and metal oxide nanomaterials for sustainable agriculture // Plant Physiol. Biochem. 2023. V. 202. P. 107960.
  16. Parkinson S.J., Tungsirisurp S., Joshi C., Richmond B.L., Gifford M.L., Sikder A., Lynch I., O’Reilly R.K., Napier R.M. Polymer nanoparticles pass the plant interface // Nat. Commun. 2022. V. 13. № 1. P. 7385.
  17. Husted S., Minutello F., Pinna A., Tougaard S.L., Mos P., Kopittke P.M. What is missing to advance foliar fertilization using nanotechnology? // Trends Plant Sci. 2023. V. 28. № 1. P. 90–105.
  18. Jiang Y., Zhou P., Zhang P., Adeel M., Shakoor N., Li Y., Li M., Guo M., Zhao W., Lou B., Wang L., Lynch I., Rui Y. Green synthesis of metal-based nanoparticles for sustainable agriculture // Environ. Pollut. 2022. V. 309. P. 119755.
  19. Francis D.V., Abdalla A.K., Mahakham W., Sarmah A.K., Ahmed Z.F.R. Interaction of plants and metal nanoparticles: Exploring its molecular mechanisms for sustainable agriculture and crop improvement // Environ. Inter. 2024. V. 190. P. 108859.
  20. Sokolov M.S., Glinushkin A.P., Spiridonov Y.Y., Toropova E.Y., Filipchuk O.D. Technological features of soil-protective resource-saving agriculture (in the development of the FAO concept) // Agrochemistry. 2019. № 5. P. 3–22.
  21. Makarov V.V., Love A.J., Sinitsyna O.V., Makarova S.S., Yaminsky I.V., Taliansky M.E., Kalinina N.O. “Green” nanotechnologies: Synthesis of metal nanoparticles using plants // Acta Naturae. 2014. V. 6. № 1. P. 35–44.
  22. Mustapha T., Misni N., Ithnin N.R., Daskum A.M., Unyah N.Z.A. Review on plants and microorganisms mediated synthesis of silver nanoparticles, role of plants metabolites and applications // Inter. J. Environ. Res. Public Health. 2022. V. 19. № 2. P. 674.
  23. Wang X., Xin C., Cai J., Zhou Q., Dai T., Cao W., Jiang D. Heat priming induces trans-generational tolerance to high temperature stress in wheat // Front Plant Sci. 2016. V. 7. P. 501.
  24. Ahmed S., Ahmad M., Swami B.L., Ikram S. A review on plants extract mediated synthesis of silver nanoparticles for antimicrobial applications: A green expertise // J. Adv. Res. 2016. V. 7. № 1. P. 17–28.
  25. Kurepa J., Shull T.E., Smalle J.A. Friends in arms: Flavonoids and the auxin/cytokinin balance in terrestrialization // Plants (Basel). 2023. V. 12. № 3. P. 517.
  26. Daryanavard H., Postiglione A.E., Muhlemann J.K., Muday G.K. Flavonols modulate plant development, signaling, and stress responses // Curr. Opin. Plant Biol. 2023. V. 72. P. 102350.
  27. Laoue J., Fernandez C., Ormeno E. Plant flavonoids in mediterranean species: A Focus on flavonols as protective metabolites under climate stress // Plants (Basel). 2022. V. 11. № 2. P. 172.
  28. Tohge T., Fernie A.R. Specialized metabolites of the flavonol class mediate root phototropism and growth // Mol. Plant. 2016. V. 9. № 12. P. 1554–1555.
  29. Pestana M., Saavedra T., Gama F., Rodrigues M.A., de Varennes A., Da Silva J.P., Correia P.J. Quercetin promotes the recovery of iron chlorosis in strawberry plants // Plant Physiol. Biochem. 2024. V. 217. P. 109266.
  30. Глинушкин А.П., Белошапкина О.О. Влияние синтетических и биологических препаратов на всхожесть семян и выживаемость пшеницы // Достиж. науки и техн. АПК. 2013. № 1. С. 11–13.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Mechanism of interaction between iron and flavonoids.

Download (36KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. The size of iron UDH established by dynamic light scattering.

Download (63KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Average length of shoot and root of Triticum aestivum seedlings. On the left - shoot, on the right - root. * Differences are reliable at p ≤ 0.05. The same in Figs. 4, 5.

Download (35KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Average mass of shoots and roots of Triticum aestivum seedlings. On the left - average biomass of shoots, on the right - of roots.

Download (39KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Photosynthetic pigments content in plants.

Download (48KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 The Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».