Thorium v životním prostředí - jeho vliv na růst a vývoj rostlin

Andrea Lněničková, DiS.

Bachelor's thesis

Thorium in the environment - its effect on plant growth and development

Abstract:

Výskyt toxických kovů je neodmyslitelně spjat se Zemí. Přirozený zdroj kovů v přírodě je z matečné horniny, kdy se geologickými procesy, zahrnujícími erozi a zvětrávání půdy, kovy uvolňují. Nepřirozené zdroje toxických kovů, označované jako antropogenní, jsou těžba, doprava, průmysl, spalování a zemědělské aktivity. Některé kovy jsou pro fyziologické a biochemické funkce rostlin a zvířat nezbytné. Mezi tzv. esenciální kovy patří zinek, mangan, hořčík, nikl, měď, kobalt, molybden, železo, selen a chrom. Prospěšnost nebo škodlivost těžkých kovů na buňky/organismus udává výše jejich koncentrace. Neesenciální těžké kovy jsou pro lidi, zvířata a rostliny toxické i v malých dávkách. Nejvýznamnější akumulace toxických kovů je zejména v půdě a vodě. Zvyšující se koncentrace toxických kovů v půdě a vodě a jejich vliv na živé organismy vede k hledání metod, jak životní prostředí toxických kovů zbavit. Jedna z metod budoucnosti v odstraňování kovů je fytoremediace. Pro fytoremediaci je potřeba zvolit vhodné druhy rostlin, které těžké kovy akumulují. Oproti jiným způsobům odstranění toxických kovů z prostředí je fytoremediace více šetrnější a levnější. Samozřejmě má své limity i negativní stránky. Mezi které patří časová náročnost, neúplné odstranění kontaminantu z prostředí či problém s výběrem vhodného druhu rostliny, aby byla fytoremediace účinná. U většiny druhů fytoremediace je ještě třeba vzniklou biomasu odstranit za speciálních podmínek. Pro tuto práci byla použitá modelová rostlina huseníček rolní (Arabidopsis thaliana). Pro své vlastnosti byl huseníček ideální volbou pro stanovení celého genomu, který umožnil řadu výzkumů i v působení thoria na rostliny. Na třech genotypech huseníčku rolního byla pozorovaná schopnost akumulace rostlin v médiích s třemi různými složkami – bez fosfátů (-P), dle Hoaglanda (HM) a bez fosfátů s přidaným nano-hydroxyapatitem (nanoP). Pozorované byly i vlivy thoria na rostliny a jeho souvislost se vznikem oxidačního stresu u rostlin.

Abstract:

The occurrence of toxic metals is intrinsically linked to the Earth. The natural source of metals in nature is from the parent rock, where geological processes involving soil erosion and weathering release the metals. Non-natural sources of toxic metals, referred to as anthropogenic, are mining, transport, industry, combustion and agricultural activities. Some metals are essential for the physiological and biochemical functions of plants and animals. The so-called essential metals include zinc, manganese, magnesium, nickel, copper, cobalt, molybdenum, iron, selenium and chromium. The benefit or harm of heavy metals on the cells/organism is determined by their concentration. Non-essential heavy metals are toxic to humans, animals and plants even in small doses. The most significant accumulation of toxic metals is mainly in soil and water. The increasing concentration of toxic metals in soil and water and their effect on living organisms leads to the search for methods to rid the environment of toxic metals. One of the methods of the future in metal removal is phytoremediation. For phytoremediation, it is necessary to choose suitable plant species that accumulate heavy metals. Compared to other methods of removing toxic metals from the environment, phytoremediation is more gentle and cheaper. Of course, it has its limits and negative sides. These include time-consuming, incomplete removal of the contaminant from the environment or the problem of choosing a suitable plant species to make phytoremediation effective. In most types of phytoremediation, the resulting biomass still needs to be removed under special conditions. The model plant Arabidopsis thaliana (Arabidopsis thaliana) was used for this work. Due to its characteristics, the caterpillar was an ideal choice for the determination of the entire genome, which enabled a number of investigations also into the effect of thorium on plants. The ability of plants to accumulate in media with three different components - without phosphates (-P), according to Hoagland (HM) and without phosphates with added nano-hydroxyapatite (nanoP) was observed on three genotypes of the field caterpillar. The effects of thorium on plants and its connection with the occurrence of oxidative stress in plants were also observed.

Keywords

Arabidopsis thaliana, thorium, fytoremediace, oxidační stres

Keywords

thorium, phytoremediation, arabidopsis thaliana, oxidative stress

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 27. 3. 2024

Thesis defence

• Date of defence: 30. 5. 2024
• Supervisor: Mgr. RNDr. Petr Soudek, Ph.D.
• Reader: Šárka Petrová, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Bachelor programme:
Applied Ecology