Tomato is an important vegetable that is highly sensitive to drought (DR) stress which impairs the development of tomato seedlings. Recently, melatonin (ME) has emerged as a nontoxic, regulatory biomolecule that regulates plant growth and enhances the DR tolerance mechanism in plants. The present study was conducted to examine the defensive role of ME in photosynthesis, root architecture, and the antioxidant enzymes' activities of tomato seedlings subjected to DR stress. Our results indicated that DR stress strongly suppressed growth and biomass production, inhibited photosynthesis, negatively affected root morphology, and reduced photosynthetic pigments in tomato seedlings. Per contra, soluble sugars, proline, and ROS (reactive oxygen species) were suggested to be improved in seedlings under DR stress. Conversely, ME (100 µM) pretreatment improved the detrimental-effect of DR by restoring chlorophyll content, root architecture, gas exchange parameters and plant growth attributes compared with DR-group only. Moreover, ME supplementation also mitigated the antioxidant enzymes [APX (ascorbate peroxidase), CAT (catalase), DHAR (dehydroascorbate reductase), GST (glutathione S-transferase), GR (glutathione reductase), MDHAR (monodehydroascorbate reductase), POD (peroxidase), and SOD (superoxide dismutase)], non-enzymatic antioxidant [AsA (ascorbate), DHA (dehydroascorbic acid), GSH (glutathione), and GSSG, (oxidized glutathione)] activities, reduced oxidative damage [EL (electrolyte leakage), H2O2 (hydrogen peroxide), MDA (malondialdehyde), and O2•- (superoxide ion)] and osmoregulation (soluble sugars and proline) of tomato seedlings, by regulating gene expression for SOD, CAT, APX, GR, POD, GST, DHAR, and MDHAR. These findings determine that ME pretreatment could efficiently improve the seedlings growth, root characteristics, leaf photosynthesis and antioxidant machinery under DR stress and thereby increasing the seedlings' adaptability to DR stress.

Vanadium (V) buildup in soil has raised severe global concerns about food safety and environmental contamination. In recent years, development of nanotechnology has exhibited tremendous potential in enhancing crop quality and yield by reclamation of soils contaminated with heavy metals (HMs). In this study, we investigated the potential of silicone oxide nanoparticles (SiONPs) to mitigate V stress in cucumber plants through the regulation of cellular oxidative repair processes. A greenhouse experiment finding demonstrated that SiONPs supplementation at 150 mg kg−1 considerably increased cucumber plant growth characteristics, such as fresh weight (21.62 %) and dry weight (23.67 %), compared to the V-treated plants. SiONPs supplementation improved photosynthesis and leaf gas exchange metrics, indicating increased photosynthetic efficiency. Furthermore, the supplementation of 150 mg kg−1 SiONPs resulted in heightened levels of antioxidant enzymes, including superoxide dismutase (17.13 %), catalase (45.94 %) ascorbate peroxidase (32.24 %), and peroxidase (61.25 %), which potentially serve a critical function in the scavenging of reactive oxygen species (ROS) and the mitigation of oxidative stress induced by V. The application of SiONPs altered the expressions of genes associated with stress and antioxidant defense as well as significantly inhibited the V deposition in plants. In conclusion, results demonstrated that SiONPs possess considerable promise as a sustainable, ecologically friendly, and non-toxic substitute for mitigating V toxicity in cucumber plants.

Excessive utilization of chemical fertilizers in mango orchards not only hampers the attainment of sustainable harvests but also poses significant ecological detriments. This investigation proposes a promising solution by advocating the judicious replacement of chemical fertilizers with organic fertilizer (OF) and slow-release fertilizer (SRF), with potential to bolster soil health and augment crop productivity. In light of the promise held by these alternatives, it is imperative to establish detailed fertilization protocols for enhanced sustainable practices in mango farming. This two-year field study employed a comprehensive suite of seven fertilization strategies, unveiling that a 25 % chemical fertilizers substitution with OF and SRF improved mango yields by 12.5 % and 11.3 %, respectively, over standard practices. Additionally, these approaches substantially augmented the nutritional quality of mangoes, evident from Vitamin C enhancements of 53.9 % to 56.9 %, and improvements in sugar-to-acid ratio (19.2 %-30.3 %) and solid-to-acid ratio (12.1 %-25.3 %). Notably, the application of OF and SRF led to increased leaf nitrogen and phosphorus concentrations, while simultaneously reducing soil phosphorus and potassium levels. Furthermore, these fertilizers fostered the growth of beneficial soil microorganisms, namely Actinobacteria and Proteobacteria, and strengthened the synergy within the soil bacterial community, hence optimizing bacterial competition and nutrient cycling. The study proposes that the adoption of OF or SRF can effectively regulate soil nutrient balance, promote resilient and functional soil bacterial ecosystems, and ultimately improve mango yield and fruit quality. It recommends a fertilization scheme incorporating 25 % organic or slow-release nitrogen to align with ecological sustainability goals, promoting a more vigorous and resilient soil and crop system.

The primary goal of this research is to investigate the mitigating effect of silicon (Si; 2 mM) on the growth of tomato seedlings under vanadium (V; 40 mg) stress. V stress caused higher V uptake in leaf, and enhanced concentration of leaf anthocyanin, H