Effect of ZnO nanoparticles on the content of phenolic compounds in Solanum lycopersicum

Bc. Radim Zelinka

Master's thesis

Vliv ZnO nanočástic na obsah fenolických látek v Solanum lycopersicum

Anotácia:

Nanočástice oxidu zinečnatého jsou velice variabilní materiály, schopné u rostlin vyvolat pozitivní i negativní odpovědi na jejich působení. Negativní účinky jsou často spojeny s jejich nadměrnou koncentraci, která může u rostlin vyvolat oxidační stres. Vhodné dávky naopak vedou k pozitivním projevům růstu a zlepšení studovaných vlastností. Nanočástice ZnO poskytují rostlinám lépe přijatelnou formu zinku, která je dobře dostupná a snadněji využitelná. Nicméně, informací o jejich možném toxickém účinku v kombinaci s jiným stresovým faktorem je nedostatek. Cílem této práce bylo porovnat a vyhodnotit účinky zinku v podobě nanočástic (ZnO NPs) s účinky zinku vázaného v chelátové vazbě (Zn-EDTA), v kombinaci se stresovým faktorem v podobě UV-C záření u rostlin Solanum lycoperscicum L. Výsledky tohoto pilotního experimentu ukazují, že nanočástice ZnO i Zn-EDTA o koncentraci 10,95 mg Zn2+/l v kombinaci s UV-C zářením vykazují negativní vliv na vitalitu a indukují u ošetřených rostlin oxidační stres. Rozhodující vliv na toxický účinek vycházel z použité koncentrace a také formy aplikovaného zinku. Rozdíly se projevily v hladinách exprese genů ovlivněných oxidačním stresem. Výsledky získané z expresních analýz genů, umožnily sledovat jednotlivé transkripty, sloužící pro odpověď na oxidační stres a také poskytly informace o možném synergickém účinku UV-C záření a zinku v obou studovaných formách (Zn-EDTA a ZnO NPs).

Abstract:

Zinc oxide nanoparticles are highly variable materials capable of producing positive and negative responses to their effects on plants. Negative effects are often associated with their excessive concentration, which can cause oxidative stress in plants.Conversely, suitable dosages lead to positive manifestations of growth and improvement in the properties studied. ZnO nanoparticles provide plants with a more acceptable form of zinc that is well accessible and easier to use. However, information about their pos-sible toxic effect in combination with another stress factor is lack.The aim of this work was to compare and evaluate the effects of zinc in the form of nanoparticles (ZnO NPs) with the effects of zinc bound in chelate bonding (Zn-EDTA), in combination with UV-C stress factor in plants Solanum lycoperscicum L. Results of this pilot experiment show that both ZnO and Zn-EDTA nanoparticles of 10.95 mg Zn2+ /l in combination with UV-C radiation have a negative effect on vitality and induce oxidative stress in treated plants. The decisive effect on the toxic effect was based on the concentration used and the form of zinc applied. Differences were expres-sed in expression levels of genes affected by oxidative stress. The results obtained from the expression analysis of the genes made it possible to observe the individual transcripts used to respond to oxidative stress and also to provide information on the possible sy-nergistic effect of UV-C radiation and zinc in both studied forms (Zn-EDTA and ZnO NPs).

Kľúčové slová

nanočástice, UV-C, toxicita, sekundární metabolity, exprese, Solanum lycoperscicum L.

Keywords

expression, Solanum lycoperscicum L., nanoparticles, UV-C, toxicity, secondary metabolites

Jazyk práce: English

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 24. 4. 2019

Obhajoba závěrečné práce

• Vedúci: Mgr. Olga Kryštofová, Ph.D.

Mendel University in Brno

Faculty of AgriSciences

Master programme / odbor:
Plant Production / Plant Biotechnology