Vliv kontaminace prostředí léčivy na fyziologické charakteristiky juvenilních rostlin kukuřice

Bc. Sabina Jelínková

Master's thesis

Effect of environmental contamination with pharmaceuticals on the physiological characteristics of juvenile maize plants

Abstract:

Tato diplomová práce se zabývá vlivem antipyrinu, omeprazolu a směsí těchto dvou léčiv na fyziologické parametry juvenilních rostlin kukuřice seté (Zea mays L.) odrůda RGT Exxotik. Farmaceutické látky jsou používány ve velkém množství po celém světě a rok od roku se jejich spotřeba zvyšuje. Tyto látky se následovně dostávají do prostředí díky nedokonalému odstraňování léčiv z odpadní vod a dalšími způsoby. Rostliny byly pěstovány hydroponicky v minerální vlně ve skleníku katedry botaniky a fyziologie rostlin ČZU v Praze. Ve skleníku byly pěstovány v částečně řízených podmínkách. Zvolené koncentrace léčiv v pokusu, ve kterých byly varianty pěstovány, byly 0,1; 10; 100; 500 a 1000 mg/l a jedna varianta byla kontrolní. Během pokusu bylo provedeno 6 odběrů a to po 0, 24, 72, 168, 240 a 336 hodinách po první aplikaci léčiv. Pokus byl zahájen při fázi BBCH 13–15. Sledovanými parametry byl osmotický potenciál, maximální kvantový výtěžek fluorescence, potenciální účinnost fluorescence, rychlost výměny plynů (rychlost transpirace a fotosyntézy), obsah celkového chlorofylu a karotenoidů a obsah prolinu. Ze získaných výsledků vyplývá, že se obsah prolinu u všech rostlin zvýšil, a to nejvíce u variant ošetřených směsí léčiv. Nejvyšší naměřená průměrná hodnota byla u varianty ošetřené směsí léčiv při 6. odběru a dosahovala 160,39 µg/g. U osmotického potenciálu došlo k největšímu snížení také při 6. odběru u variant ošetřených 500 a 1000 mg/l směsí léčiv a průměrně klesl na -2,510 MPa. Maximální kvantový výtěžek a potenciální účinnost fluorescence byla u každé varianty nižší než u kontrolních rostlin. K největšímu snížení u Fm/Fv a Fv/F0 došlo u rostlin pěstovaných v pěstebním médiu se směsí léčiv (500 mg/l) u posledního měření a to na 0,5807 (Fm/Fv) a v případě Fv/F0 na 1,832. Rychlost fotosyntézy byla nižší u všech variant oproti kontrolním rostlinám a nejnižší průměrné hodnoty byly naměřeny u směsi léčiv. Rychlost transpirace se nejvíce snížila u všech léčivy ošetřených rostlin při 2. a 3. termínu měření a následně se zvýšila. Celkový chlorofyl se nejvíce snížil u varianty pěstované se směsí léčiv (500 mg/l) a nejnižší průměrný obsah byl 7,022 nmol/cm2 (4. měření). Obsah karotenoidů byl nejnižší u 6. měření (směs léčiv - 10 mg/l) a byl 0,941 nmol/cm2.

Abstract:

This thesis deals with the effect of antipyrine, omeprazole and mixtures of these two drugs on physiological parameters of juvenile maize (Zea mays L.) plants of the variety RGT Exxotik. The pharmaceutical substances are used in large quantities all over the world and their consumption is increasing year by year. These substances are subsequently released into the environment through imperfect disposal of pharmaceuticals from wastewater and other means. Plants were grown hydroponically in mineral wool in the greenhouse of the Department of Botany and Plant Physiology of the Czech University of Life Sciences in Prague. In the greenhouse they were grown under partially controlled conditions. The selected concentrations of drugs in the experiment in which the variants were grown were 0.1; 10; 100; 500 and 1000 mg/l and one variant was the control. During the experiment, 6 sampling were done and at 0, 24, 72, 168, 240 and 336 hours after the first drug application. The experiment was started at BBCH stage 13-15. The parameters monitored were osmotic potential, maximum quantum yield of fluorescence, potential fluorescence efficiency, gas exchange rate (transpiration and photosynthesis rate), total chlorophyll and carotenoid content and proline content. The results show that the proline content increased in all plants, most of all in the variants treated with the drug mixture. The highest average value measured was in the variant treated with the drug mixture at the 6th sampling and reached 160.39 µg/g. The osmotic potential also decreased the most at the 6th sampling for the variants treated with 500 and 1000 mg/l drug mixtures and decreased on average to -2.510 MPa. The maximum quantum yield and potential fluorescence efficiency were lower in each variant than the control plants. The greatest reduction in Fm/Fv and Fv/F0 occurred in plants grown in growth medium with the drug mixture (500 mg/L) at the last measurement, to 0.5807 (Fm/Fv) and 1.832 (Fv/F0), respectively. The photosynthetic rate was lower in all treatments compared to control plants and the lowest mean values were measured for the drug mixture. The transpiration rate decreased the most in all drug treated plants at the 2nd and 3rd measurement dates and increased thereafter. Total chlorophyll decreased the most in the variant grown with the drug mixture (500 mg/l) and the lowest average content was 7.022 nmol/cm2 (4th measurement date). The carotenoid content was lowest in the 6th measurement (drug mixture - 10 mg/l) and was 0.941 nmol/cm2.

Keywords

Fyziologické parametry, Omeprazol, Antipyrin, Prolin, Kukuřice

Keywords

Maize, Physiological parameters, Omeprazole, Antipyrine, Proline

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 25. 4. 2024

Thesis defence

• Date of defence: 21. 5. 2024
• Supervisor: doc. Ing. František Hnilička, Ph.D.
• Reader: Petr Kolbábek, Ing., externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme:
Conservation and Use of Natural Resources