Effects of Chronic Exposure to Low-Dose Ionizing Radiation on Chlorella vulgaris

Lukáš Mikša

Bachelor's thesis

Účinky chronického vystavení nízkým dávkám ionizujícího záření na Chlorellu vulgaris

Abstract:

Ionizující záření je jedním ze základních abiotických stresových faktorů, které neustále působí na život na naší planetě. Téma účinků vysokých až extrémně vysokých dávek ionizujícího záření na živé organismy je obecně poměrně dobře prostudováno, ale málo se ví o vlivu nízkých dávek ionizujícího záření na živé organismy, zejména pokud jde o mikrořasy, které jsou nejen důležitou součástí vodních ekosystémů na naší planetě, ale v současné době slouží také jako perspektivní plodina budoucnosti, která může hrát zásadní roli v kosmickém zemědělství, kde je radiační pozadí výrazně vyšší než průměrné radiační pozadí na Zemi. Byla provedena řada experimentů, jejichž cílem bylo studovat dlouhodobé účinky zvýšeného přírodního ionizujícího záření s využitím kultivačních nádob s radioaktivními minerály, které vyzařují převážně low-LET záření (β a γ). Cílem bylo vyhodnotit dlouhodobý účinek na kultury mikrořas po 4 týdnech kultivace při konstantním ozáření. Chronické ozařování vyvolalo radiační adaptivní reakci připomínající radiační hormezi. Ozářené mikrořasy vykazovaly vyšší životaschopnost a akumulaci biomasy než kontrolní skupina. Kromě toho bylo zjištěno, že po 14 dnech ozařování se významně snížila hladina prolinu, zatímco obsah flavonoidů se zvýšil.

Abstract:

Ionizing radiation is one of the fundamental abiotic stress factors that is constantly interacting with life on our planet. The topic of the effects of high to extremely high doses of ionizing radiation on living organisms, in general, is quite well studied but little is known about the impact of low dose ionizing radiation on living organisms, especially when it comes to microalgae, which are not just a crucial part of aquatic ecosystems on our planet but also nowadays they serve as a promising crop of the future that can play a vital role in space agriculture, where radiation background is significantly higher than the average radiation background on Earth. A series of experiments were conducted to study the long-term effects of elevated natural ionizing radiation using compartmented growing containers containing radioactive minerals emitting predominantly low-LET radiation (β and γ). The goal was to evaluate the long-term effect on the microalgae cultures after 4 weeks of cultivation under constant irradiation. The chronic irradiation induced radiation adaptive response resembling radiation hormesis. The irradiated microalgae displayed higher viability and biomass accumulation than the control group. Additionally, it was observed that proline levels significantly decreased after 14 days of irradiation, while the flavonoid content increased.

Keywords

ionizující záření, dlouhodobě, Chlorella vulgaris, kosmické zemědělství, low-LET, nízká dávka, radiační hormeze

Keywords

ionizing radiation, radiation hormesis, low-LET, low-dose, long-term, Chlorella vulgaris, space agriculture

Language used: English

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: Martin Ferus, externi

Mendel University in Brno

Faculty of AgriSciences

Bachelor programme:
Molecular Biology and Biotechnology