Studium distribuce kovů v rostlinných orgánech pomocí ICP-MS

Bc. Vincent RAČUCH

Diplomová práce

Study of metal distribution in plant organs using ICP-MS

Anotace:

Teoretická část je v první kapitole zaměřena na minerální výživu rostlin a na důležitost makrobiogenních a mikrobiogenních prvků. Následující kapitola shrnuje poznatky o nanočásticích a nanotechnologiích. Konkrétně se jedná o jejich definici a využití, osud v prostředí a ekotoxicitu, fytotoxicitu a detoxikační mechanismy rostlin. V této kapitole je kladen důraz především na nejvíce používaný materiál v nanotechnologii a tím je TiO2. Poslední kapitola teoretické části je věnována hmotnostní spektrometrii s indukčně vázaným plazmatem (ICP-MS), propojení ICP-MS s laserovou ablací (LA-ICP-MS) a plamenové fotometrii. V experimentální části byly pěstovány ředkvičky (Raphanus sativus) v Hoaglandově roztoku o ? síle. Hoaglandův roztok byl obohacen nanočásticemi TiO2 o různých koncentracích (0, 1, 10, 100 a 1000 ppm). Byla porovnávána čerstvá a suchá hmotnost jednotlivých orgánů rostliny po ošetření různými koncentracemi nanočástic. Byla stanovena aktivita antioxidačních enzymů (katalasy, askorbátperoxidasy a guajakolperoxidasy). Pomocí plamenové fotometrie a ICP-MS roztokové analýzy byla stanovena koncentrace 9 prvků: Mn, Fe, Cu, Zn, Na, Mg, K, Ca, Ti v rostlinných orgánech. Rychlý sken napříč osou celé rostliny kontroly a 1000 ppm laserovou ablací poskytl potvrzení hodnot z roztokové analýzy. Dále byla provedena vizualizace profilu vybraných kovů pomocí LA-ICP-MS, konkrétně byly vytvořeny mapy listů (kontroly a 1000 ppm) zobrazující distribuci prvků v listové ploše.

Abstract:

The theoretical part in the first chapter focuses on the mineral nutrition of plants and the importance of macrobiogenic and microbiogenic elements. The following chapter summarizes the knowledge about nanoparticles and nanotechnologies. Specifically, it summarizes their definition and use, designation in environment and ecotoxicity, phytotoxicity and detoxification mechanisms of plants. In this chapter, emphasis is placed on the most used material in nanotechnology, namely TiO2. The last chapter of the theoretical part of the thesis deals with inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS), connection of ICP-MS with laser ablation (LA-ICP-MS) and flame photometry. In the experimental part, radishes (Raphanus sativus) were grown in ? strength Hoagland solution. The Hoagland solution was enriched with TiO2 nanoparticles of various concentrations (0, 1, 10, 100 and 1000 ppm). The fresh and dry weights of individual plant organs after treatment with different concentrations of nanoparticles were compared. Activity of antioxidant enzymes (catalase, ascorbate peroxidase and guaiacol peroxidase) was determined. The concentrations of 9 elements: Mn, Fe, Cu, Zn, Na, Mg, K, Ca, Ti in plant organs was determined by flame photometry and ICP-MS solution analysis. A rapid scan across the axis of the control plant and 1000 ppm by laser ablation gave confirmed the solution analysis values. Furthermore, the profile of selected metals was visualized using LA-ICP-MS, specifically map of sheets (controls and 1000 ppm) were created showing the distribution of elements in the leaf area.

Klíčová slova

Minerální výživa, nanočástice, TiO2, ICP-MS, LA-ICP-MS, Raphanus sativus

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 4. 5. 2020

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Mgr. Monika Jarošová, Ph.D.

UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI

Přírodovědecká fakulta

Magisterský studijní program / obor:
Biochemie / Biochemie