Vliv nanočástic na rostliny

Ing. Helena Štuříková

Disertační práce

Impact of Nanoparticles on Plants

Anotace:

Syntetické nanomateriály a nanočástice se díky svým výhodným vlastnostem rozšířily do mnoha oblastí lidské činnosti. V této souvislosti se začal stále intenzivněji studovat jejich dopad na životní prostředí. Rostliny považujeme za základní kámen ekosystému a tvoří nezbytnou složku potravy člověka. Disertační práce shrnuje dosavadní poznatky o vlivu nanomateriálů/nanočástic na různé druhy rostlin (převážně zemědělských plodin) a o mechanismu jejich příjmu, transportu, akumulaci, metabolismu a s ním související fytotoxicitou. V experimentální části práce byl sledován transport kadmioteluridových kvantových teček (CdTe QDs) v těle slunečnice roční (Helianthus annuus L.) a dále byl u stejného druhu rostliny vyhodnocen a srovnán vliv nanočástic oxidu zinečnatého (ZnO NPs), aplikovaných do roztoku pro kořenovou výživu, s vlivem síranu zinečnatého na fyziologické a biochemické parametry slunečnice. Byl také sledován vliv ZnO NPs na mikrořasu Chlamydomonas reinhardtii. Studium mobility CdTe QDs u slunečnice prokázalo schopnost transportu a akumulace těchto nanočástic v žilnatině. U ZnO NPs byl prokázán negativní vliv na klíčení a růst rostlin, který korespondoval se změnou aktivity stresových markerů. Fytotoxický efekt měl navíc ve srovnání s ZnSO4 vyšší intenzitu. Na druhé straně se u slunečnice povedl prokázat lepší příjem zinečnatých iontů pod vlivem ZnO NPs, než pod vlivem ZnSO4. Tato skutečnost nabízí k zamyšlení potenciální budoucí uplatnění těchto nanočástic ve výživě rostlin. U Chlamydomonas reinhardtii ZnO NPs negativně ovlivnily růst této mikrořasy a pozměnily u ní hladiny některých metabolitů spojených s odpovědí na stres.

Abstract:

Engineered nanomaterials and nanoparticles are, due to their convinient properties, becoming common in many fields of human activity. According to this, there is growing concern about their impact on the environment. The plant kingdom is an essential component of all ecosystems and it is also an important human food source. This dissertation thesis summarizes existing knowledge about impact of nanoparticles/nanomaterials on different plant species (mainly cultural crops) and about mechanism of uptake, translocation, accumulation, metabolism and phytotoxicity of nanoparticles. In the experimental part, the transport of cadmium telluride quantum dots (CdTe QDs) in sunflower (Helianthus annuus L.) was observed. The impact of zinc oxide nanoparticles (ZnO NPs) on sunflower was compared to zinc sulfate and evaluated via physiological and biochemical parameters. The effect of ZnO NPs on microalgae Chlamydomonas reinhardtii was also observed. The study of mobility of CdTe QDs in sunflower showed the plants’ abillity to transport and accumulate CdTe QDs in vascular bundles. ZnO NPs were toxic for plants and negatively affected their germination and growth. This fact correlated with the change of stress markers activity, and the phytotoxic effect was even more intense in comparison to ZnSO4. On the other hand, the better uptake of zinc ions was observed under influence of ZnO NPs, than under the influence ZnSO4. This fact offers the consideration of ZnO NPs as potential fertilizer. The ZnO NPs also negatively affected growth of Chlamydomonas reinhardtii and changed its levels of some stress metabolites.

Klíčová slova

nanočástice, rostliny, fytotoxicita

Keywords

nanoparticles, plants, phytotoxicity

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 26. 6. 2019

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: prof. RNDr. Vojtěch Adam, Ph.D.

Mendelova univerzita v Brně

Agronomická fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Chemie / Zemědělská chemie