Vplyv kombinácie biouhlia a zinočnatých nanočastíc na rastliny kukurice siatej kultivované v in vitro podmienkach

Erika Szomolaiová

Bachelor's thesis

Vliv kombinace biouhlu a zinečnatých nanočástic na rostliny kukuřice seté kultivovaných v in vitro podmínkách

Abstract:

Kombinovaná aplikace nanočástic oxidu zinečnatého (ZnO NPs) a biouhlí by mohla být jedním ze slibných nástrojů pro zvýšení životaschopnosti rostlin a zmírnění široké škály stresových faktorů působících na kulturní plodiny. Pro ověření účinku různých koncentrací ZnO NPs (0, 50, 100 a 1000 mg/l), biouhlí i jejich kombinace na rostliny kukuřice seté (Zea mays L.) byl proveden in vitro experiment. Schopnost příjmu zinku rostlinným organismem z formy zinočnatých NPs, stejně jako možný vliv biouhlí na příjem a akumulaci zinku, byla vyhodnocena pomocí atomové absorpční spektrometrie. V tomto experimentu byla zjištěna pozitivní závislost mezi koncentrací ZnO NPs a obsahem zinku v nadzemní části rostlin, přičemž tento vztah nebyl ovlivněn přítomností biouhlí. Fyziologický stav rostlin byl hodnocen pomocí spektrofotometrických analýz stanovení fotosyntetických pigmentů a sekundárních metabolitů. Nejvýraznější vliv aplikace ZnO NPs a biouhlí byl pozorován u obsahu polyfenolických látek, jejichž obsah se zvyšoval přímo úměrně s koncentrací aplikovaných ZnO NPs. Naopak přítomnost biocharu způsobila významné snížení (p < 0,05) obsahu polyfenolických látek.

Abstract:

Combined application of zinc oxide nanoparticles (ZnO NPs) and biochar could be a perspective tool for enhancing plant viability and mitigating a large scale of stresses in crops. To investigate effect of different concentrations of ZnO NPs (0, 50, 100 and 1000 mg/L), biochar, and their combination on corn plants (Zea mays L.), in vitro experiment took place. Zinc uptake in form of zinc NPs and possible effect of biochar on zinc uptake and accumulation were determined by atomic absorption spectrometry. A positive correlation between ZnO NPs concentration and zinc content in shoots was identified. There was no significant difference observed in plants treated with biochar. Physiological state of plants was evaluated by spectrophotometric analysis of photosynthetic pigments and secondary metabolites. The most significant effect was observed in content of phenolic compounds that increased with increasing ZnO NPs concentration. On the contrary, presence of biochar resulted in significant decrease (p < 0,05) of polyphenols.

Abstract:

Kombinovaná aplikácia nanočastíc oxidu zinočnatého (ZnO NPs) a biouhlia by mohla byť jedným z perspektívnych nástrojov pre zvýšenie životaschopnosti rastlín a zmiernenie širokej škály stresových faktorov pôsobiacich na kultúrne plodiny. Pre overenie efektu rôznych koncentrácií ZnO NPs (0, 50, 100 a 1000 mg/l), biouhlia, ako aj ich kombinácie na rastliny kukurice siatej (Zea mays L.) bol prevedený in vitro experiment. Atómovou absorpčnou spektrometriou bola posúdená schopnosť príjmu zinku rastlinným organizmom z formy zinočnatých NPs, a rovnako aj možný vplyv biouhlia na príjem a akumuláciu zinku. V tomto experimente bola identifikovaná pozitívna závislosť medzi koncentráciou ZnO NPs a obsahom zinku v nadzemnej časti rastlín, pričom prítomnosť biouhlia tento vzťah neovplyvnila. Fyziologický stav rastlín bol posúdený na základe spektrofotometrických analýz stanovenia fotosyntetických pigmentov a sekundárnych metabolitov. Najvýznamnejší efekt aplikácie ZnO NPs a biouhlia bol pozorovaný v obsahu polyfenolických látok, ktorých obsah sa zvyšoval priamo úmerne s koncentráciou aplikovaných ZnO NPs. Prítomnosť biouhlia naopak spôsobila významný pokles (p < 0,05) v obsahu polyfenolov.

Keywords

Zea mays, nanočástice oxidu zinečnatého, zinek, biouhlí, AAS, fotosyntetické pigmenty, sekundární metabolity, ZnO NPs, stres, toxicita, kukuřice

Keywords

ZnO NPs, Zea mays, corn, zinc oxide nanoparticles, zinc, biochar, photosynthetic pigments, secondary metabolites, AAS, stress, toxicity

Keywords

Zea mays, zinok, sekundárne metabolity, stres, toxicita, nanočastice oxidu zinočnatého, kukurica, ZnO NPs, AAS, biouhlie, fotosyntetické pigmenty

Language used: Slovak

Date on which the thesis was submitted / produced: 28. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 6. 6. 2023
• Supervisor: Ing. Dalibor Húska, Ph.D.
• Reader: Vladislav Strmiska, externi

Mendel University in Brno

Faculty of AgriSciences

Bachelor programme:
Molecular Biology and Biotechnology