Vliv kontaminace na fyziologické parametry hydroponicky pěstované kukuřice

Markéta Marešová

Bachelor's thesis

Effect of contamination on physiological traits of hydroponical cultivated corn

Abstract:

Cílem bakalářské práce bylo porovnání vlivu různých koncentrací diklofenaku na vybrané fyziologické parametry kukuřice seté (Zea Mays L.). Rostliny byly pěstovány v hydroponických podmínkách v částečně řízeném skleníku FAPPZ. Pokus zahrnoval 6 pokusných variant, u kterých byly sledovány 3 parametry – výměna plynů, fluorescence a obsah pigmentů. Jednalo se o varianty: kontrolní varianta K (0 mg l-1 DCF), S1 (0,5 mg l-1 DCF), S2 (1,5 mg l-1 DCF), S3 (2,5 mg l-1 DCF), S4 (3,5 mg l-1 DCF), S5 (5 mg l-1 DCF). Každá zkušební varianta obsahovala 15 minerálních Rockwoolových kostek a byla zalita 15 l destilované vody. Po 1. týdnu byl přidán Hoaglandův živný roztok s přídavkem mikroelementů. Následně bylo do každé varianty přidáno příslušné množství diklofenaku. Bylo provedeno celkem 6 měření v časech: 0 h, 24 h, 72 h, 168 h, 240 h a 336 hodin. Rychlost výměny plynů byla měřena nedestruktivní metodou pomocí infračerveného analyzátoru. Naměřené výsledky prokázaly nežádoucí vliv DCF na měřené parametry fotosyntézy. Jediná pokusná varianta S1 (0,5 mg l-1 DCF) vykazovala společně s kontrolní variantou kladné hodnoty. U ostatních variant hodnoty klesaly již po prvním dnu. Rozdíl mezi nejvyšší a nejnižší naměřenou průměrnou hodnotou byl 0,92 μmol CO2 m-2 s-1 (16,17 %). Parametry fluorescence byly měřeny nedestruktivní metodou pomocí fluorometru. Maximální kvantový výtěžek fluorescence (Fv/Fm) u všech variant s obsahem DCF vykazoval statisticky průkazné snížení. U všech variant měření došlo ke snížení již po 24 hodinách. Pouze varianta S1 (0,5 mg l-1 DCF) vykazovala po prvních 24 hodinách nárůst a následně došlo k výraznému poklesu. Rozdíl mezi nejvyšší a nejnižší naměřenou průměrnou hodnotou činil 0,052 (6,44 %). Obsah pigmentů v rostlině byl stanoven dle metodiky Porry et al. (1989). U všech pokusných variant docházelo k výkyvům obsahu pigmentů mezi jednotlivými měřeními. Nejvyšší hodnota obsahu fotosyntetických pigmentů byl u varianty S5 (5 mg l-1) 477, 85 mg m-2. Nejnižší hodnota byla naměřena po 72 hodinách u varianty S1 (0,5 mg l-1 DCF) a to 258,43 mg m-2. Z provedeného měření tedy vyplývají vyjmenované negativní účinky diklofenaku na rostliny kukuřice seté (Zea Mays L.) během experimentu. Vlivem množství látky a času se rostlina dostávala, u vyšších koncentrací, až do fáze vadnutí a nekróz.

Abstract:

The aim of the bachelor thesis was to observe the effect of different concentrations of diclofenac on the physiological parameters of maize (Zea Mays L.). The plant were grown in hydroponic system under semi-controlled conditions in FAPPZ greenhouse. The experiment included 6 experimental variants in which were monitored 3 parameters namely gas exchange, fluorescence and pigments. The variants were: control variant K (0 mg l-1 DCF), S1 (0.5 mg l -1 DCF), S2 (1.5 mg l -1 DCF), S3 (2.5 mg l -1 DCF), S4 (3.5 mg l -1 DCF), S5 (5 mg l -1 DCF). Every experiment variant contained 15 Rockwool mineral cubes, hydroponic container was flooded with 15 liters of distilled water. After one week was added Hoagland’s solution with additional microelements. Subsequently, a given amount of diclofenac was added to each variant. Was done a total of 6 measurements: 0 h 24 h, 72 h, 168 h, 240 h and 336 h. The gas exchange rate was measured by the non-destructive method using an infrared gas analyzer. The measured results showed an undesirable effect of DCF on photosynthesis. The only variant S1 (0,5 mg l-1 DCF) together with the control variant showed positive values. In the other variants, the values decreased right after the first day. The difference between the highest and lowest measured average value was 0,92 μmol CO2 m-2 s-1 (16.17%). Fluorescence parameters were measured by a non-destructive method using a fluorometer. The measured results show that maximum quantum yield of fluorescence (Fv/Fm) for all DCF-containing variants showed a clear reduction. In all measurement variants, the reduction tendention occurred after only 24 hours. Only variant S1 showed an increase after the first 24 hours and then there was a significant decrease. The difference between the highest and lowest measured average was 0,052 (6,44 %). The content of pigments in the plant was determined according to the methodology of Porry et al. (1989). In all experimental variants, there were fluctuations in the pigment content between measurements. The highest value of photosynthetic pigments was in variant S5 (5 mg l-1) 477, 85 mg m-2. The lowest value was measured after 72 hours in variant S1 (0.5 mg l-1), namely 258.43 mg m-2. Based on the results of this experiment, it is apparent that paracetamol has negative effects on maize (Zea mays L). Due to the amount of substance and time, the plant received the wilting point and necrosis during experiment.

Keywords

Kukuřice, Diklofenak, Xenobiotika, Hydroponie, Fluorescence, Pigmenty

Keywords

Maize, Xenobiotics, Fluorescence, Pigments, Hydroponics, Diclofenac

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 4. 2022

Thesis defence

• Supervisor: PharmDr. Jan Kubeš, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme / field:
Public Administration in Agriculture and Landscape Management / Public Administration in Agriculture and Landscape