Effect of nanoparticles of titanium dioxide and aluminum oxide on some morphophysiological characteristics of plants | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Biologiya - Tomsk State University Journal of Biology. 2011. № 1 (13).

Effect of nanoparticles of titanium dioxide and aluminum oxide on some morphophysiological characteristics of plants

The article is devoted to studying the effect of nanoparticles of titanium dioxide TiO2and aluminum oxide Al2O3 on morphometric parameters of plant beans, wheat andamaranth, the content of chlorophylls a, b and carotenoids, as well as amaranthine in alaboratory-field experiment. Before sowing the seeds of control plants were soaked indistilled water: beans- for two days, wheat, and amaranth - within one day. Seeds of testplants were soaked in a similar way in aqueous suspensions of nanoparticles of TiO2, thesize of 5 nm, and Al2O3, the size of 7 nm, in concentrations, respectively, 8,9 mg/l and 5,5mg/l. During the experiment, the developing plants were sprayed twice: in the 18-day-oldsuspension of nanoparticles with a concentration of 8,7 mg/l of TiO2 and 7 mg/l of Al2O3and in the 27-day one - with the concentration of nanoparticles of 9,5 mg/l and 3,5 mg/l,respectively. In the same period, control plants were sprayed with water.In 21-day-old control and experimental plants the height of the stem was measured:in wheat tillering stage, the beans in a phase of the first true leaf and amaranth in thesecond phase of this sheet. At the age of 30 days in all plants the content of green andyellow pigments was determined, and in amaranth, additionally, the amaranthinecontent. In wheat, after maturation the length and the weight of the spike and the numberand the weight of grains in the ear were measured, and the yield was estimated. Theambiguity of the impact of nanoparticles of TiO2 and Al2O3 on the growth parameters,chlorophyll content a, b and carotenoids in these culture was revealed. It was found thata string bean is the most resistant to the action of these nanoparticles on morphologicaland physiological parameters. Seedlings of wheat plants under examination, not differingin growth rate from the control samples, demonstrated selective sensitivity to the effectsof nanoparticles of titanium and aluminum. It identified specific changes in theirmorphophysiological parameters: the stability of the photosynthetic pigments, increasingproductivity, improving the structure of crop plants in TiO2-group, and, conversely, asignificant increase in photosynthetic activity in plants in Al2O3-group, which was notaccompanied by changes in crop yields.Growth inhibition of amaranth plants and the subsequent significant increase in thecontent of amaranthine observed under the influence of nanoparticles show a highsensitivity of amaranth and their specific role in stimulating the biosynthesis amaranthine.It was established that these nanoparticles, considering the importance of theirimpact on the studied cultures, are equally ineffective on plants beans. In wheat andamaranth nanoparticles of titanium dioxide cause more noticeable, although withdifferent directions, changes than nanoparticles of aluminum oxide.

Download file
Counter downloads: 430

Keywords

фотосинтетические пигменты, морфометрические показатели, Amaranthus cruentus L., Triticum aestivum L., Phaseolus vulgaris L., наночастицы диоксида титана и оксида алюминия, амарантин, nanoparticles of titanium dioxide and aluminum oxide, plants scorn (Phaseolus vulgaris L.), bean (Triticum aestivum L.), amaranth (Amaranthus cruentus L.), morphometric parameters, photosynthetic pigments, amaranthinе

Authors

NameOrganizationE-mail
Astafurova Tatiana P.Tomsk State Universityscience@mail.tsu.ru
Morgalev Yuri N.Tomsk State Universitymorgalev@tsu.ru
Zotikova Albina P.Institute of Climatic and Ecological Systems Monitoring of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Tomskzotik.05@mail.ru
Verkhoturova Galina S.Tomsk State Universityscience@mail.tsu.ru
Mikhailova Svetlana I.Tomsk State Universityagronomia@sibmail.com
Burenina Anastasia A.Tomsk State Universityscience@mail.tsu.ru
Zaitseva Tamara A.Tomsk State Universityscience@mail.tsu.ru
Postovalova Valentina M.Tomsk State Universityscience@mail.tsu.ru
Tsytsareva Ludmila K.Tomsk State Universityscience@mail.tsu.ru
Borovikova Galina V.Tomsk State Universitygalina-borovikova@yandex.ru
Всего: 10

References

Гинс М.С. Биологически активные вещества амаранта. Амарантин: свойства, механизм действия и практическое использование. М.: Изд-во РУДН, 2002. 183 с.
Капитанов А.Б., Пименов А.М. Каротиноиды как антиоксидантные модуляторы клеточного метаболизма // Успехи современной биологии. 1996. Т. 116, вып. 2. С. 169- 173.
Ладыгин В.Г., Ширшикова Г.Н. Современные представления о функциональной роли каротиноидов в хлоропластах эукариот // Общая биология. 2006. Т. 67, № 3. С. 163-189.
Зотикова А.П., Бендер О.Г., Рудник Т.И. Экофизиологические реакции листового аппарата кедра сибирского на изменение климата // Оптика атмосферы и океана. 2006. Т. 19, № 11. С. 969-972.
Глущенко Н.Н., Богословская О.А., Ольховская И.П. Сравнительная токсичность солей и наночастиц металлов и особенность их биологического действия // Материалы Международной научно-практической конференции «Нанотехнологии и информационные технологии - технологии XXI века». М., 2006. С. 93-95.
Моргалёв Ю.Н., Хоч Н.С., Моргалёва Т.Г. и др. Биотестирование наноматериалов: о воз- можности транслокации наночастиц в пищевые сети // Российские нанотехнологии. 2010. Т. 5, № 11-12. С. 131-135.
Гинс М.С., Кононков П.Ф., Гинс В.К. и др. Физиологические свойства и биологическая активность амарантина из растений амаранта Amaranthus Tricolor L. // Прикладная биохимия и микробиология. 1998. Т. 34. С. 450-454.
Шлык А.А. Определение хлорофиллов и каротиноидов в экстрактах зеленых листьев // Биохимические методы в физиологии растений / Под ред. О.А. Павлиновой. М.: Наука, 1971. С. 154-170.
Morgalev Yu.N., Khotch N.S., Morgaleva T.G. et al. Biotesting Nanomaterials: Transmissibility of Nanoparticles into a Food Chain // Nanotechnologies in Russia. 2010. Vol. 5, № 11- 12. P. 851-856.
Райкова А.П., Паничкин Л.А., Райкова Н.Н. Исследование влияния ультрадисперсных порошков металлов, полученных различными способами, на рост и развитие растений // Материалы Международной научно-практической конференции «Нанотехнологии и информационные технологии - технологии XXI века». М., 2006. С. 108-111.
Yatts D., Ling Y. Nanoparticles could have a negative effect on plant growth // Nanotechnology News. 2007. № 3. P. 86-92.
Ling Y., Yatts D. Растения способны накапливать наночастицы в тканях. URL: http://pronano.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=186&Itemid=2, свободный.
Zhu H., Han J., Xiao J.Q, Jin Y. Uptake, translocation and accumulation of manufactured iron oxide nanoparticles by pumpkin plants // Journal Environment Monitoring. 2008. № 10. P. 713-717.
Ling Y., Yatts D. Particle surface characteristics may play an important role in phytotoxicity of aluminia nanoparticles // Toxicology Letters. 2005. Vol. 158. P. 122-132.
Птушенко В.В., Гинс М.С., Гинс В.К., Тихонов А.Н. Взаимодействие амарантина с электрон-транспортной цепью хлоропластов // Физиология растений. 2002. № 5. С. 656- 662.
Кононков П.Ф., Гинс В.К., Гинс М.С. Амарант - перспективная культура XXI века. М.: Изд. дом Евгения Федорова, 1997. 170 с.
Jiang J., Oberdrster G., Elder A. et al. Does nanoparticle activity depend upon size and crystal phase? // Nanotoxicology. 2008. Vol. 2, iss. 1. P. 33-42.
Adili A., Crowe S., Beaux M.F. et al. Differential cytotoxicity exhibited by silica nanowires and nanoparticles // Nanotoxicology. 2008. Vol. 2, iss. 1. P. 1-8.
Schranda A.M., Daia L., Schlager J.J. et al. Differential biocompatibility of carbon nanotubes and nanodiamonds // Diamond and Related Materials. 2007. Vol. 16, iss. 12. P. 2118- 2123.
Егоров Н.И., Шафронов О.Д., Егоров Д.Н., Сулейманов Е.В. Разработка и проведение экспериментальной оценки эффективности применения в растениеводстве новых видов удобрений, полученных с использованием нанотехнологий // Вестник Нижегородского университета. 2008. № 6. С. 94-99.
Коваленко Л.В., Фолманис Г.Э. Биологически активные нанопорошки железа. М.: Наука, 2006. 124 c.
 Effect of nanoparticles of titanium dioxide and aluminum oxide on some morphophysiological characteristics of plants | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Biologiya - Tomsk State University Journal of Biology. 2011. № 1 (13).

Effect of nanoparticles of titanium dioxide and aluminum oxide on some morphophysiological characteristics of plants | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Biologiya - Tomsk State University Journal of Biology. 2011. № 1 (13).

Download file