Efeitos de nanopartículas biogênicas de óxido de cobre em bioensaios in vitro e in vivo com alface (Lactuca sativa L.)

Autor: Kohatsu, Marcio Yukihiro
Přispěvatelé: Jesus, Tatiane Araújo de, Lange, Camila Neves, Fraceto, Leonardo Fernandes, Taniwaki, Ricardo Hideo
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFABC
Universidade Federal do ABC (UFABC)
instacron:UFABC
Popis: Orientadora: Profa. Dra. Tatiane Araujo de Jesus Coorientadora: Profa. Dra. Camila Neves Lange Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental, Santo André, 2021. Nanopartículas de óxido cobre (CuO NPs) vêm sendo utilizadas na agricultura como fertilizantes, pesticidas, herbicidas e inseticidas, o que tem contribuído com o aumento da produção agrícola. Entretanto, as NPs podem causar diversos efeitos fitotóxicos, os quais dependem da dose, síntese, tamanho, composição das mesmas e a sensibilidade da semente/ planta. Assim, é de extrema importância avaliar as condições seguras para aplicação das NPs em uso agrícola. Considerando este contexto, o presente estudo visou avaliar e comparar os efeitos da aplicação de diferentes concentrações (0 a 300 mg L-1) de CuO NPs biogênicas sintetizadas com extrato de chá verde (Camellia sinensis) em alface (Lactuca sativa L.) por meio de bioensaios in vitro (placas de Petri), com n = 6 e in vivo (solo cultivável), com n = 4. Para o ensaio in vivo, foi utilizado o CuSO4 para comparação com as NPs e foram testadas duas vias de aplicação (foliar e irrigação no solo). Foram avaliados o alongamento e o estresse oxidativo (atividade antioxidante enzimática e total) nas radículas das sementes de alface nos bioensaios in vitro. Já nos bioensaios in vivo, além da avaliação do estresse oxidativo, foram determinadas as concentrações de macro e microelementos presentes na alface e no solo, os pigmentos (clorofila [a,b] e carotenoides) e metabólitos secundários (compostos fenólicos e flavonoides totais). Os dados foram analisados por meio de Análise de Variância (ANOVA) one-way (bioensaios in vitro) e two-way (bioensaios in vivo), correlação de Pearson (bioensaios in vitro e in vivo) e regressão exponencial (bioensaios in vitro). A aplicação de concentrações = 40 mg L-1 de CuO NPs melhorou a germinação das sementes nos bioensaios in vitro. Além disso, houve menor produção de espécies sinalizadoras de óxido nítrico (nitrito e R-S-nitrosotióis); já em concentrações = 80 mg L-1, o crescimento de radículas foi reduzido entre 35 a 75%. Com o aumento das concentrações de CuO NPs, os níveis de espécies sinalizadoras de óxido nítrico nas radículas aumentaram. Todavia, a atividade antioxidante total, catalase, peroxidase e ascorbato peroxidase (APX) não apresentaram diferença significativa (p < 0,05) e ocorreu a redução da enzima superóxido dismutase (SOD). Em relação aos resultados dos ensaios in vivo, os parâmetros de produtividade (massa seca e o número de folhas) da alface para a exposição foliar de CuO NPs (FNP) aumentaram significativamente. Houve aumento da concentração de diversos nutrientes (K, Na, S, Cu e Zn) e as estimativas de ingestão diária (EID) estão de acordo com o consumo dietético de referência (CDR) para a FNP. Em relação aos elementos potencialmente tóxicos para o ser humano, de acordo com os limites de ingestão diária tolerável provisória (IDTP), esses valores representam no máximo 3,33% do IDTP dos elementos para o grupo FNP. Não foram reduzidos os pigmentos fotossintéticos e reduziu-se a APX. Em comparação com os tratamentos com sal, houve aumento da atividade enzimática da APX, redução de RSNOs, clorofila b e carotenoides. Desse modo, o estudo representa avanços no entendimento dos efeitos da aplicação foliar de CuO NPs na absorção de micronutrientes com grande potencial para aplicações agrícolas. Copper oxide nanoparticles (CuO NPs) have been used in agriculture as fertilizers, pesticides, herbicides and insecticides, which has contributed to the increase in agricultural production. However, NPs can cause several phytotoxic effects, which depend on the dose, synthesis, size, composition and sensitivity of the seed / plant. Thus, it is extremely important to evaluate the safe conditions for the application of NPs in agricultural use. Considering this context, the present study aimed to evaluate and compare the effects of applying different concentrations (0 to 300 mg L-1) of biogenic CuO NPs synthesized with green tea extract (Camellia sinensis) on lettuce (Lactuca sativa L.) by in vitro (Petri dishes), with n = 6, and in vivo (cultivable soil) bioassays, with n = 4. For the in vivo bioassay, CuSO4 was used for comparison with the NPs and two application routes were tested (leaf and irrigation in the ground). Elongation and oxidative stress (enzymatic and total antioxidant activity) in lettuce seed roots were evaluated in in vitro bioassays. In the in vivo bioassays, in addition to the assessment of oxidative stress, the concentrations of macro and microelements present in lettuce and soil, the pigments (chlorophyll [a,b] and carotenoids) and secondary metabolites (phenolic compounds and total flavonoids) were determined. The data were analyzed using Analysis of Variance (ANOVA) one-way (in vitro bioassays) and two-way (in vivo bioassays), Pearson's correlation (in vitro and in vivo bioassays) and exponential regression (in vitro bioassays). The application of concentrations = 40 mg L-1 of CuO NPs improved seed germination in in vitro bioassays. In addition, there was less production of nitric oxide signaling species (nitrite and R-S-nitrosothiols); at concentrations = 80 mg L-1, root growth was reduced by 35 to 75%. With the increase in CuO NPs concentrations, the levels of nitric oxide signaling species in the rootlets increased. However, the total antioxidant activity, catalase, peroxidase and ascorbate peroxidase (APX) showed no significant difference (p
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