This study investigates (i) in planta uptake and transfer of magnetic nanoparticles (MNPs) in the plant body and (ii) impact of MNPs on plant nutrition. For these purposes, barley (Hordeum vulgare L.) seedlings were subjected by varied MNP doses (125 to 1000 mg L−1 of CoNd0.2Fe1.8O4) for 3 weeks in a hydroponic system. Plant tissues (root and leaf) were analyzed by using vibrating sample magnetometer (VSM) and inductively coupled plasma optical emission spectrometer (ICP-OES) techniques to understand MNPs’ uptake and translocation in the plant body, and plant nutrition status as well. Elemental composition and magnetic behavior analyses of plant parts proved that MNPs, sized in 8.4 ± 0.05 nm, are uptaken by the plant roots and led to an increase in iron (Fe), neodymium (Nd), and cobalt (Co) contents of leaves (p < 0.005). However, compared with the untreated control, the amount of some macro- and micro-elements (K, Ca, Mg, Mn, and P) are declined in the leaf by increased MNP doses (p < 0.05). Root-to-leaf translocation index (%) of the elements were dramatically decreased, except the one for Fe which increased from 25 (control) to 55% in 1000 mg L−1 condition. Accordingly, MNPs are uptaken by the plant roots and transferred to the leaves. However, it suppresses the translocation of essential nutrients. This finding shows that MNPs used in this study is detrimental for plant mineral nutrition. Besides, the VSM technique coupled with ICP-OES enables to track MNPs in the plant body.

中文翻译：

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CoNd0.2Fe1.8O4磁性纳米颗粒处理后大麦（Hordeum vulgare L.）组织的磁性和营养成分分析

本研究调查 (i) 植物体内磁性纳米粒子 (MNP) 的吸收和转移，以及 (ii) MNP 对植物营养的影响。出于这些目的，大麦（Hordeum vulgare L.）幼苗在水培系统中接受不同 MNP 剂量（125 至 1000 mg L-1 的 CoNd0.2Fe1.8O4）3 周。使用振动样品磁强计（VSM）和电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）技术分析植物组织（根和叶），以了解MNP在植物体内的吸收和易位以及植物营养状况。植物部分的元素组成和磁性行为分析证明，大小为 8.4 ± 0.05 nm 的 MNP 被植物根部吸收并导致叶片中铁 (Fe)、钕 (Nd) 和钴 (Co) 含量的增加(p < 0.005)。然而，与未处理的对照相比，通过增加 MNP 剂量，叶片中一些宏量和微量元素（K、Ca、Mg、Mn 和 P）的含量下降（p < 0.05）。元素的根叶易位指数 (%) 显着降低，除了 Fe 在 1000 mg L-1 条件下从 25（对照）增加到 55%。因此，MNP 被植物根部吸收并转移到叶子上。然而，它抑制了必需营养素的易位。这一发现表明，本研究中使用的 MNP 对植物矿物营养有害。此外，VSM 技术与 ICP-OES 相结合，可以跟踪植物体内的 MNP。元素的根叶易位指数 (%) 显着降低，除了 Fe 在 1000 mg L-1 条件下从 25（对照）增加到 55%。因此，MNP 被植物根部吸收并转移到叶子上。然而，它抑制了必需营养素的易位。这一发现表明，本研究中使用的 MNP 对植物矿物营养有害。此外，VSM 技术与 ICP-OES 相结合，可以跟踪植物体内的 MNP。元素的根叶易位指数 (%) 显着降低，除了 Fe 在 1000 mg L-1 条件下从 25（对照）增加到 55%。因此，MNP 被植物根部吸收并转移到叶子上。然而，它抑制了必需营养素的易位。这一发现表明，本研究中使用的 MNP 对植物矿物营养有害。此外，VSM 技术与 ICP-OES 相结合，可以跟踪植物体内的 MNP。这一发现表明，本研究中使用的 MNP 对植物矿物营养有害。此外，VSM 技术与 ICP-OES 相结合，可以跟踪植物体内的 MNP。这一发现表明，本研究中使用的 MNP 对植物矿物营养有害。此外，VSM 技术与 ICP-OES 相结合，可以跟踪植物体内的 MNP。