Avaliação das alterações fisiológicas em sementes, plântulas e folíolos de Ingá laurina (Fabaceae) induzidas por nanopartículas de óxido de cobre, ferro e zinco

Abstract

The technological advancement of nanotechnology in modern society presents us with the challenge of generating data and information that support the normative evolution and legislation to regulate the applications of nanoparticles (NPs) used in industry, as well as the use, storage and disposal of NPs in the environment. The present study aimed to evaluate and characterize the physiological functioning of Inga laurina seeds when exposed to copper oxide nanoparticles (CuONPs), iron (Fe2O3NPs) and zinc (ZnONPs); For this purpose, the germination and root growth indices were determined when submitted to different concentrations of NPs and the changes in the photosynthetic capacity of the seeds were evaluated by chlorophyll a fluorescence image analyses during the germination period and in young plants, 30 days after exposure. The results obtained for CuONPs showed a reduction in flourescence intensity over time for treatment 50 mgL -1 when compared to the Control group (H2O, 0 mgL -1). In other cases, an increase was observed for the other concentrations (100, 200 and 300 mgL -1). Changes in fluorescence intensity were a consequence of the reduction (50 mgL -1) or increase (100, 200 and 300 mgL -1) in chlorophyll content promoted by CuONPs. It was also observed that CuONPs induced oscillations in seedling temperature over the seven days in all treatments. The results showed that the CuONPs did not impact the germination process, presenting germination rates of 100% for all treatments. However, root growth was impacted by CuONPs, in which a reduction in root enlogation was observed for all concentrations. The results also demonstrated that the functioning of the photosynthetic apparatus and the temperature of the seeds/seedlings/leaflets were impacted by Fe2O3NPs and ZnONPs in a similar way to that observed for CuONPs, in which there was a gradual increase in photochemical efficiency due to the increase in the concentration of nanoparticles Germination rates were 100% for all treatments for both nanoparticles. However, unlike CuONPs, Fe2O3NPs and ZnONPs did not impact root development. In summary, the present study shows for the first time that, depending on the concentration, CuONPs, Fe2O3NPs and ZnONPs could positively or negatively impact the physiological status of plant Inga laurina in its initial stage of development, mainly altering the efficiency of the operation of photosystem II.

El avance tecnológico de la nanotecnología en la sociedad moderna nos plantea el reto de generar datos e información que apoyen la evolución normativa y la legislación para regular las aplicaciones de las nanopartículas (NP) utilizadas en la industria, así como el uso, almacenamiento y eliminación de NP en el medio ambiente. El presente estudio tuvo como objetivo evaluar y caracterizar el funcionamiento fisiológico de las semillas de Inga laurina cuando se exponen a nanopartículas de óxido de cobre (CuONPs), hierro (Fe2O3NPs) y zinc (ZnONPs). Para ello, se determinaron los índices de germinación y crecimiento radicular cuando se sometieron a diferentes concentraciones de NP y los cambios en la capacidad fotosintética de las semillas evaluadas por clorofila y análisis de imagen de fluorescencia durante el período de germinación y en plantas jóvenes, 30 días después de la exposición. Los resultados obtenidos para CuONPs mostraron una reducción en la intensidad de la fluorescencia a lo largo del tiempo para el tratamiento 50 mgL -1 en comparación con el grupo Control (H2O, 0 mgL - ). En otros casos, se observó un aumento para las otras concentraciones (100, 200 y 300 mgL -1) Los cambios en la intensidad de la fluorescencia fueron consecuencia de la reducción (50 mgL -1) o aumento (100, 200 y 300 mgL -1) en el contenido de clorofila promovido por Los CuONPs. También se observó que los CuONPs indujeron oscilaciones en la temperatura de las plántulas durante los días pares en todos los tratamientos. Los resultados mostraron que los CuONPs no impactaron en el proceso de germinación, presentando tasas de germinación del 100% para todos los tratamientos. Sin embargo, el crecimiento de la raíz se vio afectado por los CuONPs, en los que se observó una reducción en la enología radicular para todas las concentraciones. Los resultados también demostraron que el funcionamiento del aparatus fotosintético y la temperatura de las semillas/plántulas/folíolos se vieron afectados por Fe2O3NPs, ZnONPs de manera similar a la observada para CuONPs, en la que hubo un aumento gradual de la eficiencia fotoquímica debido al aumento en la concentración de nanopartículas. Las tasas de germinación fueron del 100% para todos los tratamientos tanto para nanopartículas. Sin embargo, a diferencia de los CuONPs, Fe2O3NPs y ZnONPs no afectaron el desarrollo radicular. En resumen, el presente estudio muestra por primera vez que, dependiendo de la concentración, CuONPs, Fe2O3NPs y ZnONPs podrían impactar positiva o negativamente en el estado fisiológico de la planta Inga laurina en su etapa inicial de desarrollo, alterando principalmente la eficiencia del funcionamiento del fotosistema II.