UNIVERZA V LJUBLJANI PEDAGOŠKA FAKULTETA TJAŠA … · Dipl. delo. Ljubljana, Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Dvopredmetni učitelj biologija in kemija, 2015 KEY WORDS

UNIVERZA V LJUBLJANI

PEDAGOŠKA FAKULTETA

TJAŠA KOŠIR

VPLIV FERITNIH NANODELCEV NA RAST RDEČE PTUJSKE ČEBULE

DIPLOMSKO DELO

LJUBLJANA, 2015

UNIVERZA V LJUBLJANI

PEDAGOŠKA FAKULTETA

DVOPREDMENI UČITELJ BIOLOGIJA IN KEMIJA

TJAŠA KOŠIR

Mentorica: prof. dr. Katarina Vogel-Mikuš

VPLIV FERITNIH NANODELCEV NA RAST RDEČE PTUJSKE ČEBULE

DIPLOMSKO DELO

Ljubljana, 2015

I Košir T. Vpliv feritnih nanodelcev na rast rdeče ptujske čebule

Dipl. delo. Ljubljana, Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Dvopredmetni učitelj biologija in kemija, 2015

Diplomsko delo je zaključek univerzitetnega programa Dvopredmetni učitelj biologije in

kemije. Poskusi so bili opravljeni na Katedri za botaniko in fiziologijo rastlin, Oddelek za

biologijo Biotehniške fakultete.

Komisija za študijska in študentska vprašanja Oddelka za biologijo je dne 1.7.2015 sprejela

temo in za mentorja diplomskega dela imenovala prof. dr. Katarina Vogel-Mikuš.

Komisija za oceno in zagovor:

Mentorica: prof. dr. Katarina VOGEL-MIKUŠ

Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za biologijo

Član: doc. dr. Jasna DOLENC KOCE


Član: doc. dr. Matevţ LIKAR


Datum zagovora:

Diplomsko delo je rezultat lastnega raziskovalnega dela. Podpisani se strinjam z objavo svoje

naloge v polnem tekstu na spletni strani Digitalne knjiţnice Biotehniške fakultete. Izjavljam,

da je naloga, ki sem jo oddal v elektronski obliki, identična tiskani verziji.

Tjaša Košir

II Košir T. Vpliv feritnih nanodelcev na rast rdeče ptujske čebule


KLJUČNA DOKUMENTACIJSKA INFORMACIJA

ŠD Dn

DK GDK

KG Nanodelci/ţelezov oksid/rastline/ptujska čebula/Allium Cepa/dolţinski

prirastek korenin/mitotski indeks/oksidativni stres/test viabilnosti

AV KOŠIR, Tjaša

SA VOGEL-MIKUŠ, Katarina (mentorica)

KZ SI-1000 Ljubljana, Večna pot 83

ZA Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek biologijo

LI 2015

IN VPLIV FERITNIH NANODELCEV NA RAST RDEČE PTUJSKE

ČEBULE

TD Diplomsko delo (univerzitetni študij)

IJ sl

JI sl/en

AI V diplomskem delu nas je zanimalo, kako različne koncentracije feritnih

nanodelcev vplivajo na dolţinski prirastek korenine, genotoksičnost,

oksidativni stres in viabilnost koreninskih celic po 4., 8., in 12. dnevni

izpostavljenosti pri rdeči ptujski čebuli. Če zanemarimo meritve

oksidativnega stresa, lahko zaključimo, da je vodovodna voda dober gojitveni

medij in negativna kontrola strupenosti pri ocenjevanju vpliva feritnih

nanodelcev na rdečo ptujsko čebulo. Raztopina 100 mg/L nano-Fe₂O₃

negativno vpliva na rast korenin in je strupena, medtem ko so suspenzije 0,1,

1 in 10 mg/L nano-Fe₂O₃ manj strupene.

III Košir T. Vpliv feritnih nanodelcev na rast rdeče ptujske čebule


KEY WORDS DOCUMENTATION

DN Dn

DC FDC

CX Nanoparticles iron oxide/plants/Ptuj onion/Allium Cepa/linear increment of

roots/mitotic index/oxidative stress/viability test

AU KOŠIR, Tjaša

AA VOGEL-MIKUŠ, Katarina (supervisor)

PP SI-1000 Ljubljana, Večna pot 83

PB University of Ljubljana, Biotechnical faculty, Department of biology

PY 2015

TI EFFECTS OF FERRITE NANOPARTICLES ON GROWTH IN PTUJ RED

ONION

DT Graduation Thesis (University studies)

LA sl

AL sl/en

AB In the thesis we were interested in how the different concentrations of ferrite

nanoparticles affect the length of the root outgrowth, genotoxicity, oxidative

stress and viability of the root cells after 4, 8, and 12 days of exposure in Ptuj

red onion. If we overlook the oxidative stress measurement, it can be

concluded that the tap water is a good growth medium and negative control of

toxicity in assessing the impact of ferrite nanoparticles on red ptuj onions. A

solution of 100 mg/L nano-Fe₂O₃ negatively influences the growth of roots

and is toxic, while the suspensions 0,1, 1 and 10 mg/L nano-Fe₂O₃ are less

toxic.

IV Košir T. Vpliv feritnih nanodelcev na rast rdeče ptujske čebule


KAZALO

KLJUČNA DOKUMENTACIJSKA INFORMACIJA ............................................................ II

KEY WORDS DOCUMENTATION ...................................................................................... III

KAZALO ................................................................................................................................. IV

KAZALO PREGLEDNIC ..................................................................................................... VII

KAZALO SLIK .................................................................................................................... VIII

KAZALO VSEBINE

1 UVOD ................................................................................................................................ 1

2 PREGLED OBJAV ............................................................................................................ 2

2.1 Nanotehnologija .......................................................................................................... 2

2.1.1 Nanodelci in nanomateriali .................................................................................. 2

2.1.2 Klasifikacija nanodelcev glede na izvor, sestavo in obliko ................................. 3

2.1.3 Lastnosti nanodelcev ............................................................................................ 3

2.1.4 Magnetni nanodelci in plašči ............................................................................... 4

2.2 Interakcije rastlin z nanodelci ..................................................................................... 6

2.2.1 Privzem ................................................................................................................ 6

2.2.2 Razporeditev ........................................................................................................ 7

2.2.3 Akumulacija in elminiacija .................................................................................. 8

2.3 Vpliv nanodelcev na rastline ....................................................................................... 8

2.3.1 Primeri negativnega vpliva nanodelcev na rastline ............................................. 9

V Košir T. Vpliv feritnih nanodelcev na rast rdeče ptujske čebule


2.3.2 Primeri neznatnega vpliva nanodelcev na rastline ............................................. 10

2.3.3 Primeri pozitivnega vpliv nanodelcev na rastline in njihova uporaba v

kmetijstvu ......................................................................................................................... 10

2.4 Ţelezo in ţelezov oksid v nano in standardni obliki ................................................. 12

2.4.1 Dostopnost ţeleza rastlinam .............................................................................. 12

2.4.2 Ţelezov oksid v standardni obliki ...................................................................... 13

2.4.3 Ţelezov oksid v nanoobliki ................................................................................ 13

2.4.4 Nano-Fe₂O₃ in rastline ...................................................................................... 14

3 MATERIALI IN METODE ............................................................................................. 16

3.1 Modelni organizem ................................................................................................... 16

3.2 Karakterizacija nanodelcev ....................................................................................... 16

3.3 Priprava poskusa in analize ....................................................................................... 17

3.3.1 Dolţinski prirastek korenin ................................................................................ 17

3.3.2 Mitotski indeks................................................................................................... 18

3.3.3 Oksidativni stres................................................................................................. 19

3.3.4 Test viabilnosti ................................................................................................... 19

3.3.5 Statistična analiza ............................................................................................... 20

4 REZULTATI.................................................................................................................... 21

4.1 Dolţinski prirastek koren .......................................................................................... 21

4.2 Mitotski indeks .......................................................................................................... 24

4.3 Oksidativni stres ........................................................................................................ 25

VI Košir T. Vpliv feritnih nanodelcev na rast rdeče ptujske čebule


4.4 Test viabilnosti .......................................................................................................... 26

6 RAZPRAVA .................................................................................................................... 29

6.1 Vpliv na morfologijo rastline .................................................................................... 29

6.2 Genotoksičnost .......................................................................................................... 29

6.3 Oksidativni stres ........................................................................................................ 30

6.4 Test viabilnosti .......................................................................................................... 30

7 SKLEP ............................................................................................................................. 32

VIRI ......................................................................................................................................... 33

VII Košir T. Vpliv feritnih nanodelcev na rast rdeče ptujske čebule


KAZALO PREGLEDNIC

Preglednica 1: Faktor rasti po 8. in 12. dneh izpostavljenosti v različnih koncentracijah

feritnih nanodelcev (0,1, 1, 10, 100 mg/L), raztopini EMS (1 mM), destilirani vodi (dH₂O) in

vodovodni vodi (vH2O)............................................................................................................ 22

Preglednica 2: Faktor oksidativnega stresa po 8. in 12. dneh izpostavljenosti v različnih

koncentracijah feritnih nanodelcev (0,1, 1, 10, 100 mg/L), raztopini EMS (0,1 mM),

destilirani vodi (dH2O) in vodovodni vodi (vH2O). ................................................................ 26

VIII Košir T. Vpliv feritnih nanodelcev na rast rdeče ptujske čebule


KAZALO SLIK

Slika 1: Ponazoritev stabilizacije ţelezo oksidnega nanodelca z dodanimi elektrostatičnim (a)

in steričnim (b) odbojem (Laurent in drugi, 2008). ................................................................... 4

Slika 2: Shema privzema ţeleza skozi korenino (Dunemann in drugi, 2015). ........................ 12

Slika 3: Izbiranje čebulic. ........................................................................................................ 16

Slika 4: Shema vzorčenja čebulic. Oranţna - vzorčenje čebulic po 4 dneh, vijolična -

vzorčenje čebulice po 8 dneh, zelena - vzorčenje čebulice po 12 dneh. .................................. 17

Slika 5: Povprečna dolţina korenin v različnih koncentracijah feritnih nanodelcev (0,1, 1, 10,

100 mg/L), raztopini EMS (1 mM), destilirani vodi (dH₂O) in vodovodni vodi (vH2O). Črke

na nad stolpci prikazujejo statistično značilno raziko (povprečje sn, n=10, enosmerna

ANOVA, Fisher-test). .............................................................................................................. 21

Slika 6: Dolţinski prirastek korenine med 4. in 8. dnevom izpostavljenosti v različnih

koncentracijah feritnih nanodelcev (0,1, 1, 10, 100 mg/L), raztopini EMS (1 mM) , destilirani

vodi (dH₂O) in vodovodni vodi (vH2O). ................................................................................. 22

Slika 7: Dolţinski prirastek korenine med 8. in 12. dnevom izpostavljenosti v različnih

koncentracijah feritnih nanodelcev (0,1, 1, 10, 100 mg/L), raztopini EMS (1 mM) , destilirani

vodi (dH₂O) in vodovodni vodi (vH2O). ................................................................................. 23

Slika 8: Skupni dolţinski prirastek med 4. in 12. dnevom izpostavljenosti pri različnih

koncentracijah feritnih nanodelcev (0,1, 1, 10, 100 mg/L), raztopini EMS (1 mM) in

destilirani vodi (dH₂O). ........................................................................................................... 23

Slika 9: Mitotski indeks v različnih koncentracijah feritnih nanodelcev (0,1, 1, 10, 100 mg/L),

raztopini EMS (1 mM) , destilirani vodi (dH₂O) in vodovodni vodi (vH2O). Črke na nad

stolpci prikazujejo statistično značilno raziko (povprečje sn, n=10, enosmerna ANOVA,

Fisher-test). .............................................................................................................................. 24

IX Košir T. Vpliv feritnih nanodelcev na rast rdeče ptujske čebule


Slika 10: Oksidativni stres v različnih koncentracijah feritnih nanodelcev (0,1, 1, 10, 100

mg/L), raztopini EMS (1 mM) , destilirani vodi (dH₂O) in vodovodni vodi (vH2O). Črke na

nad stolpci prikazujejo statistično značilno raziko (povprečje sn, n=10, enosmerna

ANOVA, Fisher-test). .............................................................................................................. 25

Slika 11: Prečni prerez korenine v raztopini 0,1 mg/L nano-Fe₂O₃. ....................................... 27

Slika 12: Prečni prerez korenine v raztopini 1 mg/L nano-Fe₂O₃. .......................................... 27

Slika 13: Prečni prerez korenine v raztopini 10 mg/L nano-Fe₂O₃. ........................................ 27

Slika 14: Prečni prerez korenine v raztopini 100 mg/L nano-Fe₂O₃. ...................................... 27

Slika 15: Prečni prerez korenine v raztopini EMS (1 mM). .................................................... 27

Slika 16: Prečni prerez korenine v dH₂O. ................................................................................ 27

Slika 17: Prečni prerez korenine v vH2O. ................................................................................ 27

Slika 18: Korenina v EMS (1 mM). ......................................................................................... 28

Slika 19: Prečni prerez korenine v raztopini 0,1 mg/L nano-Fe₂O₃. ....................................... 28

1 Košir T. Vpliv feritnih nanodelcev na rast rdeče ptujske čebule


1 UVOD

Nanotehnologija, vzpenjajoče področje 21. stoletja, ki zdruţuje znanost, inţenirstvo in

tehnologijo, je usmerjena k razumevanju, obvladovanju in izkoriščanju edinstvenih lastnosti

delcev in materialov velikostnega reda od 100 nm (Uplaznik, 2014).

Produkti nanotehnologije, katerih število se iz dneva v dan veča, ţe izboljšujejo kvaliteto

ţivljenja na mnogih področjih, posledično pa se je potrebno zavedati tudi vedno večjega

izpusta v okolje in potencialnih negativnih interakcij z organizmi (Ma in drugi, 2010).

Veliko študij je preučevalo strupenost nanodelcev pri sesalcih, ribah in drugih ţivalih, manj

pa jih je obravnavalo rastline (Chen in drugi, 2012). Trenutne raziskave s področja rastlin

zajemajo predvsem študije privzema, razporejanja in akumulacije nanodelcev ter njihovega

vpliva strupenosti na celice in rastlinske organe (Cifuentes in drugi, 2010). Rastlinski testi

vključujejo raziskave vpliva snovi na kaljivost semen, rast korenin, spremembe biomase in

opazovanje anatomsko-histoloških sprememb, določevanje biokemijskih markerjev

oksidativnega stresa, vpliv na koncentracije pigmentov… (Siddiqui in drugi, 20015).

Posebno zanimivi so magnetni nanodelci Fe₂O₃, ki zaradi biokompatibilnosti tvorijo

bioferofluid, ki ga uporabljamo pri magnetni resonanci za kontrastiranje, zdravljenju

hipertermije, anemije in kot dostavna sredstva zdravil pri rakavih obolenjih ter še na mnogih

drugih biomedicinskih področjih (Chirita in drugi, 2009). Dotični nanodelci pa so postali

zanimivi tudi za aplikacijo v fitoremediacji, seveda pa ni enostavno prilagoditi tehnologijo, ki

je bila razvita za uporabo na ţivalskih celicah, za uporabo na rastlinah (Cifuentes in drugi,

2010).

Pri raziskovanju nas je zanimalo, kako različne koncentracije feritnih nanodelcev (0,1, 1, 10

in 100 mg/L) vplivajo na dolţinski prirastek korenin, mitotski indeks, oksidativni stres in

viabilnost koreninskih celic pri ptujski rdeči čebuli ter za hipotezo postavili, da se z večanjem

koncentracije feritnih nanodelcev, veča negativni učinek na rast in razvoj rdeče ptujske

čebule.



2 PREGLED OBJAV

2.1 Nanotehnologija

Nanotehnološki proces se prične s snovanjem, manipulacijo in razvijanjem nanodelcev in

nanomaterialov (Aslani in drugi, 2014), ki zaradi drugačnih fizikalno-kemijskih lastnosti, od

snovi v razsipni ali mikro obliki, odpirajo mnoga, nova področja uporabe (Siddiqui in drugi,

20015).

2.1.1 Nanodelci in nanomateriali

Nanodelci so skupki materiala, ki so v eni dimenziji manjši od 100 nanometrov (Remškar,

2008) in jih lahko sintetiziramo skoraj iz vsake znanke kemikalije (Drobne, 2007).

Nanomateriali so koloidni produkti, narejeni s pomočjo nanotehnologije, ki ne presegajo

velikosti 10 – 100 nm (Aslani in drugi, 2014).

Nanodelci in nanomateriali se uporabljajo v gradbeništvu kot fasadni premazi za nano—

samooščiščevanje; v prehrambni industriji za pridelavo nanoharne (hrana, ki je pridelana,

predelana ali pakirana s pomočjo nanotehnologije) (Remškar, 2008), v kozmetični industriji,

kjer se nanodelce dodaja zobnim pastam (Kovačec, 2012), ter še na mnogih drugih področjih,

kot so elektrotehniki, medicini, biotehnologiji, farmaciji, itd. (Chen in drugi, 2012).

Ker trgu na področju nanotehnologije ni videti konca, lahko opravičeno pričakujemo večji

nabor različnih nanomaterialov s tem pa tudi povečano koncentracijo nanodelcev v okolju

(Borras, 2011), kar kliče po urejanju novih predpisov za oblikovanje varne proizvodnje in

uporabe nanodelcev (Drobne, 2007).

V letu 2007 je bilo ocenjeno, da je na trţišču 800 produktov povezanih z nanomateriali

(Singh, 2009), leta 2014 pa je bilo registriranih ţe kar 1300 nanomaterialov za komercialno

uporabo. Znanstveniki napovedujejo, da se bo proizvod še povečal, tako je pričakovano da bo

produkcija ţelezovih in ţelezo oksidnih nanodelcev do l. 2020 narasla na 58000 ton/leto

(Aslani in drugi, 2014).



2.1.2 Klasifikacija nanodelcev glede na izvor, sestavo in obliko

Naravno proizvedeni nanodelci nastajajo kot posledica naravnih procesov, kot so izbruhi

vulkanov, gozdni poţari, DNK, lipomosomi, hemoglobin… (Fuente in drugi, 2012).

Nenamensko proizvedeni nanodelci so antropogenega izvora in nastajajo kot stranski produkt

v industrijskih obratih (varjenje, brušenje, mletje materialov) in pri izgorevanju fosilnih goriv

ali biomase (Remškar, 2008).

Inţenirski nanodelci ali namensko proizvedeni nanodelci so nanodelci specifičnih velikosti

ter s specifičnimi lastnostmi (Chen in drugi, 2012). Ena izmed ţelenih lastnosti industrijskih

nanodelcev je tudi preprečevanje k zdruţevanju v aglomerate, kar je bistvena razlika od

nenamensko proizvedenih nanodelcev (Remškar, 2008).

Glede na njihovo sestavo, jih delimo na nanodelce na osnovi ogljika (fuleren in nanocevke),

nanodelce na osnovi kovin in kovinskih oksidov (nanoţelezo, nanosrebro, nanozlato, nano

ţelezov oksid, nano titanov oksid…), kvantne pike, nanopolimere (nanoţičke, nanotube…) in

dendrimere (Ma in drugi, 2010).

Pri zdruţevanju v nanomaterile jih lahko glede na obliko klasificiramo po Stergar (2014) v

0D (nič dimenzionalne): nanodelce, 1D (enodimenzionalne): nano-cevke, 2D

(dvodimenzionalne): nanoprevleke in nano-filme, in 3D (tridimenzionalne):

monokomopozitne materiale. Aslani in drugi (2014) še dodajajo nanovlakna, nanokocke in

nanokristalinične trdnine.

2.1.3 Lastnosti nanodelcev

Posebne lastnosti nanodelcev izhajajo iz njihove majhnosti (1-100 nm). Z manjšanjem

velikosti tvoriva se spreminja razmerje med površino in volumnom. Tvorivo z manjšim

volumnom ima večjo površino in večje število izpostavljenih atomov (pri premeru 1 µm je na

površini 0,15 % vseh atomov, (Bashar in drugi, 2013), pri 1 nm pa kar 58 % vseh atomov

(Kovačec, 2012)), kar povečuje kemijsko aktivnost površine tvoriva in se pri velikosti tvoriva

manj kot 100 nm odraţa v drugačnih kemičnih in fizikalnih lastnostnih tvoriva, kot so trdnost

(Chen in drugi, 2012), razteznost, difuzija, katalitična aktivnost (Kovačec, 2012), optične in



električne (Obaidat in drugi, 2013) ter magnetne lastnostih, v primerjavi z lastnostmi

materiala z enako kemijsko sestavo v razsipni obliki (Chen in drugi, 2012).

Vrsta in velikost nanodelcev, predvsem proste kemijske vezi in naboj, določajo stabilnost

nanodelcev in njihovo tendenco k zdruţevanju v aglomerate (Remškar, 2008). Prav tako pa je

tudi aglomeracija odvisna od koncentracije in pH raztopine ter temperature okolja (Drobne,

2007). Ma in drugi opozarjajo (2010) tudi na pomembnost metode priprave nanodelca, saj

vplivajo na nekatere lastnosti, ki jih po sintezi ne moremo določiti.

Pri raziskovanju odzivov celic na aglomerate so Corredor in drugi (2010) ugotovili, da so

rastlinske celice z veliko vsebnostjo škroba ob prisotnosti aglomeratov karbon-ţelezovih

magnetnih nanodelcev v citosolu spremenile subcelularno organizacijo. V celici z aglomerati

je bil opaţen višji deleţ celičnih organelov.

2.1.4 Magnetni nanodelci in plašči

Med magnetne nanodelce in nanomaterile prištevamo tiste nanodelce in nanomaterile, ki se

odzovejo na inducirano magnetno polje (Bashar in drugi, 2013).

Ker imajo zaradi magnetnih lastnosti visoko tendenco k aglomeraciji, jih pri aplikacijah

stabiliziramo (Obaidat in drugi, 2013) ter s tem ohranimo specifične magnetne lastnosti

nanodelca (Sahoo in drugi, 2010).

Zmanjšana velikost ali manipulacija površine (elektrostatični ali sterični odboj (slika 1)) sta

ključni metodi za stabilizacijo nanodelcev (Obaidat in drugi, 2013).

Slika 1: Ponazoritev stabilizacije železo oksidnega nanodelca z

dodanimi elektrostatičnim (a) in steričnim (b) odbojem (Laurent in

drugi, 2008).

Magnetne nanodelce stabiliziramo z monomernimi stabilizatorji (karboksilati in fosfati),

polimernimi stabilizatorji (dekstran, polietilen glikol, poivinil alkohol, alginat, kritosan) ali

anorganskimi stabilizatorji (zlato, silicij) (Laurent in drugi, 2008).



Anorganski materiali nanodelce ne le stabilizirajo, ampak predstavljajo tudi funkcionalno

modifikacijo površine, saj pomagajo pri vezavi nanodelcev na specifične ligande. Postanejo

lahko biokompatibilni z zapisom za specifično vezavno lokacijo (Laurent in drugi, 2008).

Ena izmed moţnih funkcionalnih modifikacij površine nanodelcev je z tudi spreminjanje

njegove topnosti (Wu in drugi, 2008), ki se razlikuje glede na kemijsko sestavo (Remškar,

2008) in velikost nanodelca (Kaptay, 2012). S plaščem ţelezo oksidnih nanodelcev z

amijevimi solmi ali lizinom postanejo vodotopni. Kadar jim dodajamo maščobne kisline in

alkilne fenole postanejo oljetopni in amfibični pri dodajanju ţveplovega lizina (Wu in drugi,

2008).

Običajno imajo feritni nanodelci s plašči ţelezo oksidno jedro in zunanji anorganski ovoj

(Laurent in drugi, 2008), ţal pa se z debelino prevlečenega sloja manjša magnetizem

nanodelcev (Kralj in drugi, 2010).



2.2 Interakcije rastlin z nanodelci

Zaradi vedno širše uporabe nanodelcev (pri produkciji, transportu, odpadni materiali…), se

pojavlja vse večja skrb za njihov vpliv na okolje. Poleg fitoplanktona, na kateremu je ţe bila

dokazana strupenost nekaterih nanodelcev ţelezovega oksida, so tudi rastline primarni

proizvajalec v ekosistemu (Chen in drugi, 2012), ki zaradi izmenjavanja snovi s hidrosfero,

pedosfero in atmosfero, pogosteje prihajajo v stik z nanodelci. Zaradi moţnega privzema in

bioakumulacije tudi rastline igrajo vlogo pri usodi in transportu nanodelcev v okolje (Ma in

drugi, 2010), kar posledično predstavlja skrb za prenos po prehranjevalni verigi in vpliv na

ostale organizme (Cifuentes in drugi, 2010).

2.2.1 Privzem

Za vstop v rastlino morajo nanodelci najprej preiti celično steno in celično membrano, ţal pa

ti mehanizmi za enkrat še niso popolnoma znani (Aslani in drugi, 2014).

Ugotovljeno je bilo, da nanodelci lahko vstopajo v rastlino skozi listno površino (Corredor in

drugi, 2010) in preko koreninskega sistema (Cifuentes in drugi, 2010). Pri aplikaciji

nanodelcev na površino, nanodelci vstopajo preko trihomov in listnih reţ ali preko kutikule,

pri izpostavitvi koreninskega sistema pa se nanodelci prilepijo na korenino rastline in nato

kemično ali fizikalno vstopajo v rastlino (Aslani in drugi, 2014).

Celična stena, rešetasta polisaharidna bariera, je prehodna le za tiste snovi, ki so manjše od 5-

20 nm, kolikor je velika celična pora (Aslani in drugi, 2014). Aglomerati nanodelcev, ki so

večji od por, ne morejo vstopiti v celico, opaţeno pa je bilo njihovo vplivanje na membrano,

tako da ta oblikuje večje ali nove pore (Ma in drugi, 2010). Novonastala celična stena je bolj

prepustna za nanodelce, ki vplivajo na celično delitev (Kovačec, 2012).

Po prehodu celične stene, nanodeleci na poti v rastlino prečkajo celično membrano, za kar je

predlaganih nekaj mehanizmov: endocitoza, vezava na prenašalne proteine, transport skozi

akvaporine in ionske kanale, s formacijo kompleksov z membranskimi transporterji, s

formacijo kompeksov koreninskih izločkov in vstopanje v rastlino skupaj z njimi (Aslani in

drugi, 2014).



Prehod skozi celično steno in celično membrano ter mehanizmi privzema so odvisni od tipa,

velikosti in sestave nanodelcev, vrste rastline (Kovačec, 2012), pa tudi od koncentracije

nanodelcev in izbire topila. Tako ostajajo interakcije specifičnega nanodelca in specifične

rastline odprto polje raziskovanja (Aslani in drugi, 2014).

Medvrstne razlike v privzemu so zabeleţili Cifuentes in drugi (2010) pri izpostavitvi graha,

sončnice, paradiţnika in pšenice bioferrofluidni raztopini (ţelezo oksidni nanodelci prekriti s

karbonom). Rezultati so pokazali, da so korenine graha najbolj prepustne za nanodelce,

medtem ko je privzem skozi korenine sončnice dosti počasnejši.

2.2.2 Razporeditev

V celici se nanodelci lahko veţejo na organske molekule in vplivajo na celični metabolizem

ali pa potujejo naprej po rastlini (Aslani in drugi, 2014). O radialnem transportu nanodelcev

lahko sklepamo iz raziskave Gonzales-Melendi in drugi (2008), ki so pri tretiranju buče z

magnetnimi nanodelci prevlečenimi z ogljikom, dokazali prisotnost nanodelcev tako v

celicah kot tudi v medceličnih prostorih (Kovačec, 2012). Prav tako pa morajo nanodelci, ki

prehajajo v rastlino skozi koreninski sistem, pred vstopom v ţilni sistem, prečkati mnogo

membran, zaradi česar vsebnost nanodelcev v ksilemu podpira teorijo o njihovem

apoplastnem in simplastem transportu (Aslani in drugi, 2014).

Pri naprševanju na list so bili nanodelci opaţeni le blizu mesta aplikacije – v prvih plasteh

celic (Corredor in drugi, 2010), izpostavljenost koreninskega sistema pa kaţe hitrejši privzem

in razporejanje po rastlini (Cifuentes in drugi, 2010).

Nanodelci lahko po rastlini potujejo preko plazmodezem, opaţeno pa je bilo tudi potovanje z

endosomi. Ko nanodelci doseţejo ţilni sistem se lahko gibljejo s ksilemskim in floemskim

tokom v nadzemne ali v podzemne dele rastlin (Cifuentes in drugi, 2010).

Distribucija je odvisna tudi od oblike nanodelcev. Okrogli nanodelci so gibljejo hitreje in

pogosteje trkajo med samo in z molekulam iz medija (Remškar, 2008).



Cifuentes in drugi (2010) so izpostavili grah, sončnico, paradiţnik in pšenico bioferofluidni

raztopini in opazili da so se nanodelci v manj kot 24 h transportirali v nadzemne dele rastlin

ter bili zaznani v ksilemu vseh štirih testnih rastlin.

2.2.3 Akumulacija in elminiacija

Akumulacija je odvisna od vrste in premera delca, prav tako pa tudi od rastlinske vrste

(Aslani in drugi, 2014).

Intenzivna akumulacija bioferofluida je bil zabeleţena pri grahu, sončnici, paradiţniku in

pšenici. Pri 24 h izpostavitvi je bilo večino nanodelcev akumuliranih v ksilemu, medtem ko

so po 48 h izpostavitvi bili zaznani tudi v vaskularnih in kortikalnih parenhimskih celicah. Po

24 h izpostavitvi so korenine graha akumulirale največji deleţ v nasprotju s sončnico in

paradiţnikom, po 48 h izpostavitvi velike razlike izginejo, še vedno pa dokazujejo medvrstno

razlikovanje v privzemu, distribuciji in akumulacij nanodelcev. Dokazana je ţe bila

medvrstna razlika v akumulaciji kovin, zato jo lahko pričakujemo tudi pri kovinskih

nanodelcih (Cifuentes in drugi, 2010).

Prav tako je bila zabeleţena akumulacija nanodelcev ţelezovega oksida pri buči, pri čemer se

je po končanem eksperimentu kar 45,5 % vseh razpoloţljivih nanodelcev nahajalo v korenini

in 0,6 % v listih (Ma in drugi, 2010).

Do sedaj je bila zabeleţena prisotnost nanodelcev v nekaterih plodovih, cvetovih in drugi

generaciji riţa, prav tako pa tudi v trihomih graha (Cifuentes in drugi, 2010) in klasih pšenice

(Ma in drugi, 2010). Ker imajo trihomi tudi sekretorno fukncijo, še ni razjasnjeno ali njihova

prisotnost nakazuje na razstrupljevalno pot (Cifuentes in drugi, 2010).

2.3 Vpliv nanodelcev na rastline

Nanodelci povzročajo mnoge morfološke in fiziološke spremembe rastlin, ki so odvisne od

njihove kemijske sestave, velikosti, oblike, lastnosti površine in sposobnosti aglomeracije

(Aslani in drugi, 2014). Poleg naštetega pa je vpliv nanodelcev odvisen tudi od rastlinske

vrste, rastne faze rastline ter tipa in časa izpostavljenosti (Siddiqui in drugi, 2015).



Pomembno vlogo pri strupenosti nanodelcev igra tudi sama koncentracija nanodelcev

(Siddiqui in drugi, 20015). Dokazano je bilo da so zelo povečane koncentracije nanodelcev

toksične tako za rastline, kot tudi vse vodne organizme, bakterije in ţivalske celice (Aslani in

drugi, 2014).

Prav tako pomembna pa je tudi topnost nanodelcev in odtapljanje ionov. Pri kovinskih in

kovinsko oksidnih nanodelcih je tako potrebno opozoriti, da fitotoksičnost ne izhaja nujno

direktno od nanodelca, ampak je lahko posledica odtopljenih ionov (Ma in drugi, 2010).

Fitotoksičnost pa tudi ni nujno posledica kemičnega vpliva nanodelca na rastlino. Asli in

Neumann (2009) sta pri tretiranju koruze z nano-TiO2 ugotovila, da so nanodelci delno

zamašili pore v celičnih stenah in s tem zmanjšali premer por iz 6,6 nm na 3,0 nm.

Fitotoksičnost tako ni bila na račun direktnega vpliva nanodelcev, ampak zaradi motenih

transportnih poti (Ma in drugi, 2010).

Podaljševanje korenin in kalitev semena sta le dva izmed predlaganih indikatorjev

fitotoksičnosti s strani vladnih organizacij, prav tako pa lahko v mnogih raziskavah zasledimo

oceno fitotoksičnosti nanodelca na podlagi induciranega oksidativnega stresa, vpliva na

barvila, spremembe biomase itd. (Siddiqui in drugi, 2015). Za primerjave študij so tako nujno

potrebne standardizacije, pa ne le fitotoksičnih indikatorjev, temveč tudi uporabljenih

nanodelcev in podajanje njihove karakterizacije (Aslani in drugi, 2014).

2.3.1 Primeri negativnega vpliva nanodelcev na rastline

Negativni vplivi nanodelcev na rastline so predvsem rezultat njihovega vključevanja v

metabolne poti in posledično nastajanja reaktivnih kisikovih spojin, ki povzročajo oksidativni

stres (Kovačec, 2012). Pri tretiranju Elodea densa s bakrovimi nanodelci je bilo zabeleţeno

kar 180 % porast lipide peroskidacije v primerjavi s kontrolnimi rastlinami. Zmanjšana rast

korenin ob izpostavljenosti nano-TiO2 je bila zabeleţena pri čebuli (Servin in drugi, 2015),

prav tako pa tudi pri tretiranju paradiţnika, korenja, zelja in solate s karbonskim nanotubami

(Ma in drugi, 2010). Izmerjeno je bilo zmanjšanje biomase za 60-75 % on prisotnosti

srebrovih nanodelcev pri oljni buči (Servin in drugi, 2015) in negativen vpliv na klitje semen

pri fiţolu in pšenici. (Ma in drugi, 2010).



2.3.2 Primeri neznatnega vpliva nanodelcev na rastline

Pri tretiranju fiţola in trav z nanodelci Al2O3 do koncentracije 4000 mg/L pri kalitvi semen ni

bilo opaţenih statistično pomembnih sprememb, prav tako pa tudi odrasle rastline niso kazale

pretirane občutljivosti (Ma in drugi, 2010).

2.3.3 Primeri pozitivnega vpliv nanodelcev na rastline in njihova uporaba v

kmetijstvu

Sposobnost rastlin, da lahko interaktirajo z nanodelci je prineslo mnogo novih pogledov na

njihovo aplikacijo (Aslani in drugi, 2014). Če so še pred nekaj leti bile študije vpliva

nanodelcev na rastline usmerjene na strupenost nanodelcev, se danes razvijajo in uporabljajo

nanomaterili, kot so antibaktericidi (nano srebro), gnojila (nano glina, nano selen,

nanomaterili na osnovi ogljika…), pesticidi (srebro-silicijevi nanomateriali, nano silika

prenašalci…) in nano-primesi za izboljšanje prsti (nano polimeri na osnovi gline) (Servin in

drugi, 2015).

Čeprav je mehanizem delovanja, ki spodbuja rast v večini primerih nerazjasnjen,

predvidevajo da je ta povezana z direktnim vplivanjem na patogene organizme ali pa da

sluţijo kot sekundarni mikronutrienti (Servin in drugi, 2015).

Pozitivni vplivi na fiziologijo rastlin so bili dokazani v primeru SWCNT v izoliranih

kloroplastih, kjer povečajo stopnjo transporta elektronov in s tem fotosintezno aktivnost. Prav

tako povečajo fotosintezno aktivnost: SBA, ki se poveţe s fotosistemom II in pospeši tok

elektronov iz vode na kinon; nano-SiO2, ki dodatno aktivira karbon anhidrazo (dovaja CO2 k

Rubiscu); nano-TiO2, ki izboljša svetlobno absorpcijo in dodatno aktivira Rubisco ter s tem

sodeluje pri asimilaciji ogljikovega dioksida, prav tako pa tudi ščiti kloroplaste proti staranju

pri dolgotrajnem obsevanju. Nano zlato in nano srebro, se v nanokristalni obliki poveţeta s

fotosistemom II in njegovim reakcijskim centrom, kjer zviša nastanek vzbujenih elektronov.

Takšni hibridni kompleksi s pomočjo plazemske resonance proizvedejo tudi do desetkrat več

vzburjenih elektronov, zaradi česar nekateri napovedujejo, da so ti mehanizmi zasnova za

novo izkoriščanje sončne svetlobe (nove sončne celice) (Siddiqui in drugi, 2015).



Pozitivne morfološke spremembe so bile opaţene pri tretiranju s SWNT (0,86 – 2,22 nm, 50

µg/l) paradiţnika, kjer se je povečala sveţa in suha biomasa. Pri tretiranju rastlin z nanodelci

mangana (20 nm, 0,05-1 mg/L) se je pri fiţolu povečala sveţa in suha biomasa ter dolţina

korenin (Servin in drugi, 2015). Pozitivni učinki so bili dokazani prav tako pri tretiranju z

nano-TiO2 pri kreši za boljšo rast korenin (400 mg/L) in pri navadnem komarčku za boljše

kaljenje (60 ppm); z nano-Al pri vodni leči za boljšo rast korenin (10 mg/L) in povečanje

biomase (0,3 g/l); z nano-CeO2 pri redkvi za boljšo rast korenin (5 g/l) (Siddiqui in drugi,

2015).

Prav tako so bile zabeleţene pozitivne morfološke spremembe pri semenu paradiţnika pri

tretiranju z MWCNT, ki bi naj predrli semenski ovoj in s tem omogočiti stop vodi (Ma in

drugi, 2010).



2.4 Železo in železov oksid v nano in standardni obliki

2.4.1 Dostopnost železa rastlinam

Ţelezo je prvi odkriti mikronutrient (Sachs, 1860), katerega koncentracija v rastlinskem tkivu

je 5-200 ppm ali 0,02 %. Čeprav predstavlja kar 5 % mase Zemlje, ga je v rastlinam dostopni

obliki le malo (Pandey, 2015).

Večina ţeleza se nahaja v obliki ţelezovega oksida, njegova topnost pa zavisi od pH prsti. V

alkalnem pH (od 7,4 naprej) je popolnoma netopen, v kisli prsti pa delno topen. Naslednja

prepreka pri privzemu je tudi naboj ţeleza. V prsti je ţelezo v obliki Fe3+

, rastlinam pa je

dostopen v obliki Fe2+

. Ţelezo je lahko reducirano s pomočjo okolijskih bakterij, kot

sprejemnik elektronov pri celičnem dihanju (Pandey, 2015), ali pa ga rastline reducirajo same

s pomočjo feroreduktaze (slika 2). Tako je privzem ţeleza aktiven proces, ki je odvisen od

redukcijskih sposobnosti rastline in hitrosti odstranitve ţeleza iz kompleksa (Hochmuth,

2014).

Slika 2: Shema privzema železa skozi korenino

(Dunemann in drugi, 2015).

Ţelezo je najbolj pomemben rastlinski mikronutrient, saj sodeluje pri sintezi klorofila II in pri

encimskih mehanizmih celičnega dihanja (Ronen, 2007) - v citokromu (elektronska

transportna veriga v kloroplastu) in tudi kot ne-hem proteinih, ferodoksinu (Hochmuth,

2014). Sodeluje pa tudi pri rasti in celični delitvi (Ronen, 2007).



Ob pomanjkanju ţeleza rastline utrpijo klorozo. Zaradi slabe mobilnosti ţeleza so najprej

prizadeti mlajši listi, ob daljšem pomanjkanju pa rastlina odmre. Prevelika vsebnost ţeleza

moti proteinsko sintezo ter s tem negativno vpliva na rast in razvoj rastlin (Pandey, 2015).

2.4.2 Železov oksid v standardni obliki

Tako kot ostale kovine prehodnih elementov, se tudi ţelezo povezuje v različne okside.

Najpogostejši obliki sta magnetit (Fe3O4) in hematit (Fe₂O₃) (Schroter in drugi, 1993).

Ţelezov (III) oksid ali hematit je ruda rdeče do rjave barve za pridobivanje ţeleza (Schroter

in drugi, 1993) in se uporablja pri poliranju nakita in leč, kot pigment v kozmetiki in zobni

protetiki ter drugih industrijskih obratih povezanih z barvili, pri fotokatalizi in kot magnetni

material pri vseh medijih za zapisovanje in shranjevanje podatkov (Cornell in drugi, 2003)

Pojavlja se v štirih polimorfnih oblikah (alfa, beta, gama in epsilon), pri čemer so fizikalno-

kemijske lastnosti posameznega polimorfa do dobra znane. Najpogostejši obliki sta alfa in

gama hematit (Chirita in drugi, 2009). Alfa hematit se pojavlja v rudi za pridobivanje ţeleza

in je pri sobni temperaturi paramagneten. Gama hematit ali tudi maghemit je najpogosteje

uporabljen kot magnetni material za zapisovanje podatkov ter ima pri sobni temperaturi

ferimagnetne lastnosti (Cornell in drugi, 2003).

2.4.3 Železov oksid v nanoobliki

Tudi v nanoobliki sta najpogosteje uporabljena ţelezova oksida nanohematit in nanomagnetit

(Wu in drugi, 2008), ki ju uporabljamo kot barvila in prekrivne materiale, katalizatorje,

plinske senzorje in elektromagnetne materiale za zapise podatkov (Mohapatra in drugi,

2010).

Biološka kompatibilnost in specifične magnetne lastnosti Fe₂O₃ nanodelcev so pripeljale do

snovanja bioferofluida, ki ga uporabljamo pri magnetni resonanci za kontrastiranje,

zdravljenju hipertermije in kot dostavna sredstva zdravil pri rakavih obolenjih ter tudi na

drugih biomedicinskih področjih (Chirita in drugi, 2009).



Sintetizirana sta lahko po vseh mokrih kemijskih metodah: kemijsko obarjanje, sol-gel,

hidrotermalna metoda, surfaktnant-inducirano usedanje, emulzijsko usedanje,

mikroemulzijsko usedanje, električno odlaganje in mikro-val inducirana hidrotermalna

tehnika. Ker je poleg uporabljene metode za sintezo specifične oblike in velikosti potrebno

upoštevati še različne temperature reakcijskih zmesi in metode dodajanja reaktantov, je

sinteza ţelezo oksidnih nanodelcev kompleksen proces in jih zato raje sintetiziramo s

transformacijo iz prekurzorjev (Mohapatra in drugi, 2010).

Tako kot so poznane različne polimorfne oblike hematita v razsipni obliki, poznamo tudi štiri

oblike nanodelcev (alfa, beta, gama in epsilon), ki se zaradi različne postavitve atomov

razlikujejo po magnetnih lastnostih (Wu in drugi, 2008). Magnetne lastnosti posameznih

oblik, ki so pri aplikacijah največkrat izkoriščene, ne moremo enostavno določiti, saj so

odvisne od temperature okolja in tudi od velikosti nanodelca. Pri sobni temperaturi in

velikosti manjši od 8 nm, s heksagonalno zgradbo, imajo alfa nanodelci supermagnetne

lastnosti s absorpcijskim spektrom 295-600 nm. Gama nanodelci pod velikostjo 15 nm in

izometrično tetridno zgradbo imajo pri sobni temepaturi prav tako supermagnetne lastnosti in

absorpcijski spekter 200-285 nm (Chirita in drugi, 2009).

2.4.4 Nano-Fe₂O₃ in rastline

Ker imajo nanodelci ţelezovega oksida magnetno naravo in so nagnjeni k zdruţevanju, je

njihovo neposredno strupenost teţko dokazati (Remškar in drugi, 2014). Ker je bilo večina

eksperimentov opravljenih na ţivalskih modelih, pri tretiranju rastlin pa so podatki teţko

primerljivi, saj ne zajemajo veliko različnih testnih rastlin, prav tako pa niso standardizirani

parametri, metode določanja taksičnosti, klasifikacije nanodelcev ter njihova uporaba, vemo

o vplivu nano-Fe₂O₃ na rastline le malo.

Pozitivni učinek nano-Fe₂O₃ je bil opaţen pri tretiranju soje, kjer so opazili povečano rast

korenin (D: 6 nm, K: 50-200 mg/L, P: prst; pri čemer je D – diameter, K – koncentracija, P –

prisotnost nanodelca) (Servin in drugi, 2015) ter količino pridelka (K: 0,5 – 0,75 g/l).

Zabeleţena je bila tudi povečana bioamasa pri fiţolu (50 ppm) (Siddiqui in drugi, 20015) in

arašidu (Liu in drugi, 2005).



Wang in drugi (2015) so pri tretiranju lubenice (K: 20 mg/L) zabeleţili zmanjšano vsebnost

MDA v primerjavi s kontrolnimi skupinami, prav tako pa so predhodno rumeni listi ponovno

ozeleneli.

Zanimiv eksperiment so opravili tudi Feiz in drugi (2013), ki so primerjali učinek Fe₂O₃ v

nano in razsipni obliki pri pšenici. Ugotovili so, da nanooblika s koncentracijo 100 ppm

močno poveča klitje (40 % v primerjavi s kontrolno skupino) ter biomaso korenin.

Koncentracija več kot 100 ppm nanooblike je negativno vplivala na rastline, koncentracija

manj kot 100 ppm nanooblike ali razsipne oblike pa ni imelo učinka na rast poganjka ali

korenine.



3 MATERIALI IN METODE

3.1 Modelni organizem

Čebulice rdeče ptujske čebule so bile kupljene v prosti prodaji istega proizvajalca, Kmetijska

zadruga Ptuj. Pri izbiri smo pazili, da so bile nepoškodovane in enake velikosti, pri čemer

smo si pomagali s šablono premera.

Slika 3: Izbiranje čebulic.

3.2 Karakterizacija nanodelcev

Pri eksperimentu smo uporabili nanodelce Fe₂O₃ prevleče s silicijem. Goli nanodelci Fe₂O₃

so bili pripravljeni iz raztopine Fe2+

in Fe3+

z metodo kemijskega obarjanja s citronsko

kislino. Analize s elektronsko praškovno difrakcijsko metodo (XRD) so pokazale, da je po

tej metodi manj kot 3 % nanodelcev v Fe2+

obliki, njihova velikost pa je 13,7 ± 2,9 nm (Kralj

in drugi, 2010).

Tako pripravljeni oborjeni nanodelci so nadaljnjo obdelani s citronsko kislino do stabilne

vodne raztopine (disociacija citronske kisline kar doda odboje sile in prepreči aglomeracijo)

in očiščeni premisi s centrifugiranjem. Po tej metodi so termogravometrično analize pokazale

2,5 % masni deleţ ţelenih nanodelcev (Kralj in drugi, 2010).

Prevlečenje s silicijem je bilo opravljeno z alkalno katalizo s KOH/NH3 in polikondenzacijo s

raztopino TEOS/etanol. Analize z metodo taljenja (HREM), energijsko disperzijsko



rentgensko spektroskopijo (EDXS) in presevno elektronsko mikroskopijo (TEM) so

pokazale, da se je oblikoval 2 nm debel Si plašč (Kralj in drugi, 2010).

Magnetizem se je tako oblikovanim nanodelcem (notranje Fe₂O₃ jedro in zunanji silicijev

ovoj) zmanjšal za 20 % (Kralj in drugi, 2010).

3.3 Priprava poskusa in analize

Stotim izbranim čebulicam, rdeče ptujske čebule (Allium cepa), smo ostranili zgornje, suhe

luskoliste. Postavili smo jih v čiste epruvete, ovite v aluminijasto folijo, in jih klili v

hidroponirani destilirani vodi.

Po štirih dneh smo čebulice tretirali z različnimi koncentracijami nano-Fe₂O₃ prevlečenimi s

Si (100, 10, 1 in 0,1 mg/L), raztopino etil metansulfonatom (EMS) (1 mM) (pozitivna

kontrola toksičnosti), destilirano vodo in vodovodno vodo (negativna kontrola toksičnosti).

Pri vsaki raztopini smo uporabili 12 čebulic, razen pri EMS le 6. Rastline smo gojili v rastnih

komorah pri 23 °C in 40 % relativni zračni vlaţnosti s 24 h izpostavljenostjo svetlobi.

Raztopino smo menjali na 4 dni, na dnevni ravni pa smo nadomeščali izhlapelo vodo.

Čebulice smo postopoma vzorčili na 4 dni (slika 4) ter s pridobljenim materialom naredili

štiri laboratorijske analize. Rastlinski material smo ob vzorčenju fiksirali v 4 % formalinu in

spravili v hladilnik.

Slika 4: Shema vzorčenja čebulic. Oranžna - vzorčenje

čebulic po 4 dneh, vijolična - vzorčenje čebulice po 8 dneh,

zelena - vzorčenje čebulice po 12 dneh.

3.3.1 Dolžinski prirastek korenin

Strupenost snovi se pogosto določa z merjenjem dolţine in prirastkov rastlinskih organov. V

eksperimentalnem delu smo s pomočjo ravnila trikrat izmerili dolţino treh najdaljših korenin



(po 4, 8 in 12 dneh izpostavljenosti), izračunali povprečni prirastek ter določili faktor rasti (z

naklonskim kotom premice) po formulah (1, 2):

F1 – faktor rasti med 4. in 8. dnevom izpostavljenosti

F2 – faktor rasti med 8. in 12. dnevom izpostavljenosti

x4 – povprečje dolţina korenin po 4 dneh izpostavljenosti določene koncentracije nano-Fe₂O₃

x8 – povprečje dolţina korenin po 8 dneh izpostavljenosti določene koncentracije nano-Fe₂O₃

x12 – povprečje dolţina korenine po 12 dneh izpostavljenosti določene koncentracije nano-Fe₂O₃

Tretma z največjim faktorjem rasti je negativna kontrola toksičnosti, s pomočjo katerega smo

izračunali deleţe dolţinskih prirastkov korenin po formuli (3):

DPK (F) [%]– dolţinski prirastek korenine

Fmax – največji faktor rasti

Fx – faktorji rastli različnih koncentracij

3.3.2 Mitotski indeks

Genotoksičnost smo določali z deleţem delečih se celic treh korenin vsakega tretmaja na 500

opazovanih celic. Vzorčne korenine smo barvali po postopku, ki sta ga opisala Feulgen in

Rossenbeck (1924) in priredila Greilhuber in Ebert (1994) (Chieco in drugi, 1999), pripravili

mečkane preparate ter s svetlobno mikroskopijo na Zeiss Axi-oskop2 določili mitotski indeks

po enačbi (4):

MI [%] – mitotski indeks

n – število celic v delitvi

N – število vseh opazovanih celic



3.3.3 Oksidativni stres

Poškodbe na celičnih membranah ali lipidno peroksidacijo smo določali spektrofotometrično

preko vsebnosti malondialdehida (MDA) po protokolu Hodges in drugi (1999). MDA s

tiobarbiturno kislino tvori rdeče produkte, katerim smo izmerili absorbanco pri valovnih

dolţinah 440 nm, 532 nm in 600 nm na spekrofotometru Shimazdu UV-1880 ter izračunali

vsebnost MDA po enačbah (5, 6, 7):

(5)

(6)

⁄ (

) (7)

Abs 440+TBA – absorpcija raztopine +TBA pri valovni dolţini 440 nm

Abs 532+TBA – absorpcija raztopine +TBA pri valovni dolţini 532nm

Abs 660+TBA – absorpcija raztopine +TBA pri valovni dolţini 660nm

Abs 440-TBA – absorpcija raztopine -TBA pri valovni dolţini 532nm



Nato smo izračunali povprečje in določili faktor oksidativnega stresa (z naklonskim kotom

premice) po enačbi (8, 9):

FA – faktor oksidativnega stresa med 4. in 8. dnevom izpostavljenosti

FB – faktor oksidativnega stresa med 4. in 8. dnevom izpostavljenosti

y4 – povprečje koncentracije MDA po 4 dneh izpostavljenosti določene koncentracije nano-Fe₂O₃ y8 – povprečje koncentracije MDA po 8 dneh izpostavljenosti določene koncentracije nano-Fe₂O₃ y12 – povprečje koncentracije MDA po 12 dneh izpostavljenosti določene koncentracije nano-Fe₂O₃

3.3.4 Test viabilnosti

Za ocenjevanje integritete celične membrane smo korenine barvali s fluorescein diacetatom

(FDA) in propidijevim jodidom (PI) ter preparate prečnih prerezov rezin 1 cm nad

koreninskim vršičkom po 4 dneh izpostavljenosti analizirali s fluorescenčno mikroskopijo na

Zeiss Axi-oskop2. FDA je barvilo, ki prosto vstopa preko celične membrane nepoškodovanih



celic ter pri vzbujanju z modro svetlobo fluorescira zeleno. PI prepuščajo le poškodovane

membrane in pri vzbujanju z modro svetlobo fluorescira rdeče. Z oceno (primerjavo)

razmerja med zeleno in rdečo barvo prečnih prerezov korenine nad koreninskim vršičnkom

smo sklepali na strupenost posameznih tretmajev (Kovačec in drugi, 2010).

3.3.5 Statistična analiza

Podatke smo analizirali s standardnimi statističnimi metodami s programom Excel 2010

(Microsoft) in testom ANOVA programskega kompleta Statistica (Statsoft 7.0.61.0 EN).

Korelacijske povezave smo določili s Fisherjevim korelacijskim koeficientom.



4 REZULTATI

4.1 Dolžinski prirastek koren

Dolţina korenin se je s časom izpostavljenosti povečevala (slika 5). Po 12. dneh izpostavitve

so bile korenine najkrajše v raztopini EMS, najdaljše pa v vodovodni vodi (vH2O), med

katerima obstaja značilna statistična razlika. Po 12. dneh izpostavljenosti med dolţinami

korenin vseh tretmajev feritnih nanodelcev ni bilo statistično pomembnih razlik.

Slika 5: Povprečna dolžina korenin v različnih koncentracijah feritnih nanodelcev (0,1,

1, 10, 100 mg/L), raztopini EMS (1 mM), destilirani vodi (dH₂O) in vodovodni vodi

(vH2O). Črke na nad stolpci prikazujejo statistično značilno raziko (povprečje sn,

n=10, enosmerna ANOVA, Fisher-test).

Iz tabele faktorjev rasti (preglednica 1) lahko razberemo, da je bil največji prirast po 8. dneh

izpostavitve (F1) in po 12. dneh izpostavitve (F2) v vH2O, s katerimi smo izračunali dolţinski

prirastek korenin (DPK (Fmax)). Najmanjši faktor rasti po 8. dneh izpostavitve in po 12. dneh

izpostavitve (F2) je v raztopini 100 mg/L nano-Fe₂O₃.

a ab a a

c ab bc

a abc a cbd

d cd

ab

b b b

b b

b

a

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

[0,1] [1] [10] [100] EMS dH₂O vH₂O

Do

lžin

a k

ore

nin

[cm

]

4. dan

8. dan

12. dan



Preglednica 1: Faktor rasti po 8. in 12. dneh izpostavljenosti v različnih koncentracijah feritnih

nanodelcev (0,1, 1, 10, 100 mg/L), raztopini EMS (1 mM), destilirani vodi (dH₂O) in vodovodni vodi

(vH2O).

0,1 1 10 100 EMS dH₂O vH₂O

F1 0,78 0,68 0,83 0,09 0,42 0,16 1,23

F2 1,13 1,54 1,50 0,76 1,37 2,22 3,96

Največji dolţinski prirastek korenine (slika 6) med 4. in 8. dnevom izpostavljenosti je bil

zabeleţen v raztopini 10 mg/L nano-Fe₂O₃, nad 50 % dolţinskega prirastka v primerjavi z

negativno kontrolo toksičnosti pa ste imeli raztopini 0,1 in 1 mg/ L nano-Fe₂O₃. Najmanjši

dolţinski prirastek, pod 10 %, v enakem časovnem obdobju je bil v raztopini 100 mg/L nano-

Fe₂O₃.

Slika 6: Dolžinski prirastek korenine med 4. in 8. dnevom izpostavljenosti v različnih

koncentracijah feritnih nanodelcev (0,1, 1, 10, 100 mg/L), raztopini EMS (1 mM) ,

destilirani vodi (dH₂O) in vodovodni vodi (vH2O).

Največji dolţinski prirastek in edini nad 50 % med 8. in 12. dnevom izpostavljenosti (slika 7)

je bil zabeleţen pri dH₂O. Z malo razlike med 30 % in 40 % so mu slediile raztopine 1 mg/L

nano-Fe₂O₃, 10 mg/L nano-Fe₂O₃ in EMS. Najmanjši dolţinski prirastek, s pod 20 %, v

enakem časovnem obdobju je bil v raztopini 100 mg/L nano-Fe₂O₃.

0

20

40

60

80

100

120

[0,1] [1] [10] [100] EMS dH₂O vH₂O

Do

lžin

ski p

rira

ste

k ko

ren

ine

[%

]



Slika 7: Dolžinski prirastek korenine med 8. in 12. dnevom izpostavljenosti v različnih

koncentracijah feritnih nanodelcev (0,1, 1, 10, 100 mg/L), raztopini EMS (1 mM) ,

destilirani vodi (dH₂O) in vodovodni vodi (vH2O).

Skupni dolţinski prirastek med 4. in 12. dnevom izpostavitve (slika 8) je bil največji, z nad

50 %, v raztopini 10 mg/L nano-Fe₂O₃, z nad 45 % sta mu sledila prirastka v raztopinah 0,1

in 1 mg/L nano-Fe₂O₃. Najmanjši skupni dolţinski prirastek je bil v raztopini 100 mg/L

nano-Fe₂O₃, okoli 10 %. Raztopina EMS in destilirana voda sta imeli pribliţno enak skupni

dolţinski prirastek, z malo nad 30 %. Iz grafa je razvidno da je vila največja razlika med

koreninskima prirastkoma pri dH20.

Slika 8: Skupni dolžinski prirastek med 4. in 12. dnevom izpostavljenosti pri različnih

koncentracijah feritnih nanodelcev (0,1, 1, 10, 100 mg/L), raztopini EMS (1 mM) in

destilirani vodi (dH₂O).

0

20

40

60

80

100

120

[0,1] [1] [10] [100] EMS dH₂O vH₂O

Do

lžin

ski p

rira

ste

k ko

ren

ine

[%

]

0

10

20

30

40

50

60

[0,1] [1] [10] [100] EMS dH₂O

Do

lžin

ski p

rira

ste

k ko

ren

ini [

%]

DPK (F₂)

DPK (F₁)



4.2 Mitotski indeks

Po 4. dneh izpostavljenosti med mitotskimi indeksi tretmajov ni bilo statistično pomembnih

razlik. Po 8. dneh izpostavljenosti je bil največji mitotski indeks v vH20, sledile so ji

raztopine 0,1, 1 in 10 mg/L nano-Fe₂O₃, med katerimi ni statistično pomembnih razlik,

najmanjši pa je bila v raztopini EMS in dH₂O. Po 12. dneh izpostavitve je bil največji

mitotski indeks pri vH20, manjši brez pomembnih statističnih razlik v raztopinah 0,1, 1, 10

mg/L nano-Fe₂O₃ ter dH₂O in najmanjša v raztopini 100 mg/L nano-Fe₂O₃ in EMS, med

katerima tudi ni bilo pomembnih statističnih razlik.

Iz grafa smo lahko razbrali trend povečevanja mitotskega indekasa, ki je bil najizrazitejši v

vH20 in raztopini 0,1 mg/L nano-Fe₂O₃ ter delno v raztopini 10 mg/L nano-Fe₂O₃ in dH20, in

trend zmanjševanja mitotskega indeksa v raztopini 100 mg/L nano-Fe₂O₃ in EMS.

Slika 9: Mitotski indeks v različnih koncentracijah feritnih nanodelcev (0,1, 1, 10, 100

mg/L), raztopini EMS (1 mM) , destilirani vodi (dH₂O) in vodovodni vodi (vH2O). Črke


ANOVA, Fisher-test).

a a

a

a a a

a

bc bc

b

bc cd

d

a

bc

bc

b

c c

b

a

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

[0,1] [1] [10] [100] EMS dH₂O vH₂O

Mit

ots

ki in

de

ks [

%]

4. dan

8. dan

12. dan



4.3 Oksidativni stres

Koncentracija MDA se je s časom izpostavljenosti pri vseh tretmajih zmanjševala, odstopanje

je bilo v dH20 po 12 dneh izpostavitve, kar je lahko bil artefakt meritve (slika 10).

Po 4 dneh izpostavitve je bila največja koncentracija MDA v dH₂O in EMS, med katerima ni

bilo pomembnih statističnih razlik. Po 8. dneh izpostavljenosti so bile najvišje koncentracije

MDA, med katerimi prav tako ni bilo pomemnih statističnih razlik, v EMS, raztopini 100

mg/L nano-Fe₂O₃, dH₂O in vH2O. Po 12 dneh izpostavljenosti je bila najvišja koncentracija

MDA v dH₂O, sledili sta ji vH20 in raztopina 100 mg/L nano-Fe₂O₃ ter EMS, najmanjša

koncentracija MDA pa je bila zabeleţena v raztopinah 0,1, 1 in 10 mg/L nano-Fe₂O₃, med

katerimi ni bilo statistično pomembne razlike.

Slika 10: Oksidativni stres v različnih koncentracijah feritnih nanodelcev (0,1, 1, 10, 100

mg/L), raztopini EMS (1 mM) , destilirani vodi (dH₂O) in vodovodni vodi (vH2O). Črke


ANOVA, Fisher-test).

d

bc

cd bc

ab

a

bcd

cd d

bc ab ab ab a

c c

c

b bc

a

b

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

[0,1] [1] [10] [100] EMS dH2O vH2O

MD

A [

nm

ol/

ml]

4. dan

8. dan

12. dan



Preglednica 2: Faktor oksidativnega stresa po 8. in 12. dneh izpostavljenosti v različnih koncentracijah feritnih

nanodelcev (0,1, 1, 10, 100 mg/L), raztopini EMS (0,1 mM), destilirani vodi (dH2O) in vodovodni vodi (vH2O).

0,1 1 10 100 EMS dH₂O vH2O

FA 0,08 0,33 0,12 0,15 0,28 0,40 0,06

FB 0,15 0,04 0,19 0,07 0,15 -0,07 0,12

In tabele lahko razberemo, da je bil faktor oksidativnge stresa po 8. dneh izpostavitve (FA)

najmanjši v vH20, po 12 dneh izpostavitve (FB) pa v raztopini 1 mg/L nano-Fe₂O₃. Faktor

oksidativnge stresa je bil po 8. dneh izpostavitve (FA) največji v raztopni 1mg/L nano-Fe₂O₃,

po 12. dneh izpostavitve (FB) pa v raztopini 10 mg/L nano-Fe₂O₃.

4.4 Test viabilnosti

Vsi vzorci so imeli po 4. dnevni izpostavljenosti, rdeče obarvan zunanji rob korenin. Iz slik je

razvidno, da se je deleţ rdeče obarvanih delov celic povečeval od raztopine 0,1 mg/L nano-

Fe₂O₃ do 100 mg/L nano-Fe₂O₃. Močno rdeče obarvanje je bilo v raztopini 100 mg/L nano-

Fe₂O₃, še močnejše pa v raztopini EMS. Samo zelena obarvanost je bila pri dH₂O, pri vH2O

pa je bil rdeče obarvan le manjši deleţ vzorca.

Po 12 dnevni izpostavljenosti je bilo v EMS, na vzdolţnem posnetku korenine, redeče

obarvan celoten koreninski vršiček. Pri raztopni 0,1 mg/L nano-Fe₂O₃ pa ja bil na prečnem

prerezu korenine, na pram 4 dnevni izpostavitvi, povečan deleţ rdeče obarvanih notranjih

predelov.



a) Po 4 dneh izpostavljenosti

Slika 11: Prečni prerez korenine v

raztopini 0,1 mg/L nano-Fe₂O₃.


raztopini 1 mg/L nano-Fe₂O₃.






raztopini EMS (1 mM).


dH₂O.


vH2O.



b) Po 12 dneh izpostavljenosti

Slika 18: Korenina v EMS (1

mM).


raztopini 0,1 mg/L nano-Fe₂O₃.



6 RAZPRAVA

Ker strupenost ni nujno povezana z genotoksičnostjo, je pomembno, da uporabljamo različne

testne sisteme za ocenitev celokupne toksičnosti stresorja za rastline. Čeprav se v splošnem

kaţe odvisnost med zmanjšanjem rasti korenin in listov ter odklonu v značilni zgradbi in

obliki kromosomov, je za razumevanje odziva rastline na stresne dejavnike potrebno preučiti

čim več različnih pokazateljev (Glasenčnik, 2004), kot sta tudi morfologija (dolţinski

prirastek korenine) in anatomija rastlin.

6.1 Vpliv na morfologijo rastline

Pri poskusu je na rast korenin najbolj pozitivno vplivala vodovodna voda in je bila negativna

kontrola toksičnosti.

Glede na dolţinski prirastek korenin so med 4. in 8. dnevom izpostavljenosti, z nad 50 %

prirastkom, občutno manj toksične raztopine 0,1, 1 in 10 mg/L nano-Fe₂O₃, medtem ko

raztopina 100 mg/L nano-Fe₂O₃, z manj kot 10 % dolţinskega prirastka korenin, močno

negativno vpliva na rast korenin.

Razlike v prirastu med 8. in 12. dnevom izpostavljenosti v raztopini 1 in 10 mg/L nano-

Fe₂O₃ so le majhne in manj negativno vplivajo na rast korenin kot raztopina 0,1 mg/L nano-

Fe₂O₃, kar je lahko tudi posledica merjenja premajhnega števila vzorcev. Najslabši vpliv na

prirast korenin ima tudi med 8. in 12. dnevom izpostavljenosti raztopina 100 mg/L nano-

Fe₂O₃ in jo lahko označimo kot toksično.

6.2 Genotoksičnost

Mitotski indeks, kot pokazatelj genotoksičnosti, je dosegal najvišje vrednosti pri vodovodni

vodi, sledi pa ji destilirana voda z izjemo v 8 dnevu meritve, kar je najverjetneje posledica

razlik v zajemanju slik, premajhnega števila vzorcev ali drugačne višine rezine. Sta negativni

kontroli (geno)toksičnosti.

Trend povečevanja mitotskega indeksa opazimo v raztopini 0,1 mg/L nano-Fe₂O₃ ter delno v

raztopini 10 mg/L nano-Fe₂O₃, kar priča o pozitivnem vplivu na rastline, vendar je mitotski

indeks le polovičen v primerjavi z vodovodno vodo. Raztopina 100 mg/L nano-Fe₂O₃ kaţe



trend zmanjševanja mitotskega indeksa, prav tako kot tudi EMS, zato jo lahko označimo kot

gentoksično. V raztopini 1 mg/L nano-Fe₂O₃ ni razvidnega trenda mitotskega indeksa,

predpostavimo lahko trend povečevanja, ker se ta kaţe v raztopini 0,1 in 10 mg/L nano-

Fe₂O₃, vendar verjetno zaradi artefakta meritev to ni razvidno iz dobljenih rezultatov.

6.3 Oksidativni stres

Porušenje ravnoteţja med prooksidativnimi in antioksidativnimi procesi v celici vodi v

poškodbe membrane oz. lipidno peroksidacijo, ki je posledica stresa zaradi delovanja prostih

radikalov v celici. Pri neencimski lipidni peroksidaciji se tvori produkt malondialdehid

(MDA) (Kovačec, 2012), ki se uporablja kot biomarker za določanje oksidativnega stresa.

Trend zmanjševanja oksidativnega stresa, glede na čas izpostavljenosti, je razviden pri vseh

tretmajih (z izjemo dH20), saj so se rastline postopoma prilagajale na novo okolje. Trend

zmanjševanja je prisoten tudi pri vH2O (sicer negativni kontroli toksičnosti), ker ţe sam

hidroponski sistem za rastline predstavlja stres zaradi pomanjkanja kisika. Zaradi anoksičnih

razmer v celici zastajajo določeni strupeni produkti metabolizma, ki poškodujejo membrane

in organele ter vodijo v celično smrt.

Iz statistično signifikantne primerjave rezultatov je razvidno da raztopine 0,1, 1 in 10 mg/L

nano-Fe₂O₃ povzročajo manjšo stopnjo oksidativnega stresa, kot pa raztopina 100 mg/L

nano-Fe₂O₃ in EMS, nepričakovano pa ima pri istih meritvah povišano stresno delovanje

vodovodna voda, ki je pri drugih meritvah negativna kontrola toksičnosti.

6.4 Test viabilnosti

Iz fluorescenčne mikroskopije prečnih prerezov korenin je po 4. dneh izpostavitve razvidno,

da se deleţ poškodovanih celic povečuje s koncentracijo od raztopine 0,1 mg/L nano-Fe₂O₃

do 100 mg/L nano-Fe₂O₃. Občutno več je poškodovanih celic je v raztopini 100 mg/L nano-

Fe₂O₃, še več pa v raztopini EMS, ki je pozitivna kontrola toksičnosti, zaradi česar lahko

raztopino 100 nano-Fe₂O₃ označimo kot toksično. Toksični efekti višjih koncentracij

nanodelcev (100 mg/L in več) so ţe bili zabeleţeni pri nekaterih drugih modelnih organizmih

in različnih nanodelcih (Ruffini in drugi, 2009).



Pri prerezih dH20 in vH2O je le malo poškodovanih celic. Vodovodna voda je ponovno

negativna kontrola toksičnosti. Kot najboljši kontrolni gojitveni medij, sicer primeren za

testiranje kemikalij, jo je označil ţe Fiskesjo (1985) (Glasenčnik, 2004).

Rezultati, ki smo jih pridobili pri rastlinah, ki so rastle v raztopinah 0,1, 1 in 10 mg/L nano-

Fe₂O₃ si lahko razlagamo kot manjši toksični efekt, v primeru da ima rastlina večjo toleranco

do niţjih koncentracij feritnih nanodelcev, ali pa kot vir nutrientov, ki omogoča minimalno

rast. Do podobnih ugotovitev sta prišla Racuciu in Creanga (2007), ki ste preučevala vpliv

feritnih nanodelcev prevlečenih s tetrametilamonijevim hidroksidom na rast koruzo v

zgodnjih fazah ontogenetskega razvoja, kjer so manjše koncentracije predstavljale vir ionov

in stimulativno vplivale na rast in razvoj.

Servin in drugi (2015) vidijo kovinske in kovinsko oksidne nanodelce kot temelj za odpiranje

nove platforme tretiranja rastlinskih bolezni, ki je usmerjena v zdravljenje z mikronutrienti –

nanohranili, ter večjo produkcijo pridelka.



7 SKLEP

Rezultati vodijo do zaključka, da je vodovodna voda dober gojitveni medij in

negativna kontrola toksičnosti pri ocenjevanju vpliva feritnih nanodelcev na rdečo

ptujsko čebulo.

Na podlagi testa viabilnosti, lahko našo hipotezo potrdimo, saj se z večanjem

koncentracije feritnih nanodelcev veča stopnja umrljivosti celic, torej stresni ali

negativni učinek.

Iz ocene sprememb morfologije (dolţinskega prirastka korenine), genotoksičnosti in

tudi delno iz oksidativnega stresa, lahko zaključimo da raztopina 100 nano-Fe₂O₃

negativno vpliva na rast korenin in je toksična, medtem ko je toksičnost manj

koncentriranih raztopin nano-Fe2O3 manjša.



VIRI

Aslan F.; Bagheri S., Muhd J. N., Shukor J. A.; Sadat G. H. F., Baghdadi A. (2014). Effects

of Engineered Nanomaterials on Plant Growth: An Overview, v: The Scientific World

Journal, str. 1-28.

Bashar I., Obaidat I. M., Albiss B. A., Haik Y. (2013). Magnetic Nanoparticles: Surface

Effects and Properties Related to Biomedicine Applications, v: International Journal of

Molecular Sciences, str. 21267-21305.

Borras, M. (2011). Nanotoxicology: challenges and future. Institut des Biomolecules Max

Mousseron, http://www.ibmm.univ-montp1.fr/IMG/pdf/Borras_ED_14-04_abstr-long.pdf

Chen X, Zhu X., Li, R., Yao, H., Lu Z., Yang X.. (2012). Photosynthetic Toxicity and

Oxidative Damage Induced by nano-Fe3O4 on Chlorella vulgaris in Aquatic Environment,

http://www.researchgate.net/publication/267363451_Photosynthetic_Toxicity_and_Oxidative

_Damage_Induced_by_nano-Fe3O4_on_Chlorella_vulgaris_in_Aquatic_Environment.

Chieco, P. in Derenzin, M. (1999). The Feulgen reaction 75 years on,

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10403113.

Chirita, M. in Grozescu I. (2009). Fe₂O₃ – Nanoparticles, Physical Properties and Their

Photochemical, v: Politehnica, 54, št. 1, str. 1-8.

Cifuentes Z., Custardoy L., M. de la Fuente J., Marquina C., Ibarra M. R., Rubiales D., Perez-

de-luque A. (2010). Absorption and translocation to the aerial part of magnetic carbon-coated

nanoparticles through the root of different crop plants,

http://www.jnanobiotechnology.com/content/8/1/26.

Cornell, M.R. in Schwertmann U. (2003). The iron oxides : structure, properties, reactions,

occurrences and uses, Weinheim: Wiley-VCH, str. 509-524.

Edvardo, C., Risueno, M. C. in Testillano, P. S. (2010). Carbon-iron magnetic nanoparticles

for agronomic use in plants, http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3115371/.

http://www.ibmm.univ-montp1.fr/IMG/pdf/Borras_ED_14-04_abstr-long.pdf

http://www.researchgate.net/publication/267363451_Photosynthetic_Toxicity_and_Oxidative_Damage_Induced_by_nano-Fe3O4_on_Chlorella_vulgaris_in_Aquatic_Environment

http://www.researchgate.net/publication/267363451_Photosynthetic_Toxicity_and_Oxidative_Damage_Induced_by_nano-Fe3O4_on_Chlorella_vulgaris_in_Aquatic_Environment

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10403113

http://www.jnanobiotechnology.com/content/8/1/26

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3115371/



Drobne, D. (2007). Nanotoxicology for safe and sustainable nanotechnology, v: Archives of

Industrial Hygiene and Toxicology, str. 417-478.

Dunemann, F. in Buckhout, T. (2015). Fun-eco, http://www.fun-eco.uni-

oldenburg.de/schmidt/ironhomeo/reduktase.jpg.

Feizi H., Rezvani M. P., Shahtahmassebi N., Fotovat A. (2013). Assessment of

Concentrations of Nano and Bulk Iron Oxide Particles on Early Growth of Wheat (Triticum

aestivum L.), v: Annual Review & Research in Biology, SCIENCEDOMAIN international, 3,

št. 4, str. 1-9.

Glasenčnik, E. (2004). Vpliv onesnaţenega zraka na celično delitev v koreninskih vršičkih

šalotke na emisijsko ogroţenih območjih Slovenije. Ljubljana: Biotehniška fakulteta,

Univerza v Ljubljani. Doktorska disertacija.

Hochmuth, G. (2014). Iron (Fe) Nutrition of Plants, Florida: Soil and Water Science

Department University of Florida.

Kaptay, G. (2012). On the size and shape dependence of the solubility of nano-particles in

solutions, v: International Journal of Pharmaceutics, 430, št. 1-2, str. 253-257.

Kovačec, E. (2012). lokalizacija bakra in biokemijske spremembe v koreninah navadne

sončnice, izpostavljene suspenziji nanodelcev bakrovega oksida. Ljubljana: Biotehniška

fakulteta, Univerza v Ljubljani. Diplomsko delo.

Kovačec E., Debeljak M., Nečemer M., Kump P., Vogel-Mikuš K. (2010) Effects of CuO

nanoparticles on growth and development of sunflower (Sončnica L.). V: Dolenc, Vodnik,

Pograc (ur.) 5. Slovenski simpozij o rastlinski biologiji z mednarodno udeleţbo, Knjiga

povzetkov : Slovensko društvo za biologijo rastlin, Ljubljana, str. 29.

Kralj, S., Makovec, D. in Campelj, S. (2010). Producing ultra-thin silica coating on iron-

oxide nanoparticles to improve their surface reactivity, v: Journal of magnetivm and magnetic

materials, 322, št. 13, str. 1847-1853.

http://www.fun-eco.uni-oldenburg.de/schmidt/ironhomeo/reduktase.jpg

http://www.fun-eco.uni-oldenburg.de/schmidt/ironhomeo/reduktase.jpg



Laurent S., Forge D., Port M., Roch, A., Robic C., Vander E. L., Muller N. R. (2008).

Magnetic Iron Oxide Nanoparticles: Synthesis, Stabilization, Vectorization, Physicochemical

Characterizations, and Biological Applications, v: Chemical Reviews, 108, str. 2064-2102.

Liu X., Zhang F., Feng Z., Zhang S., He X., Wang R., Wang Y. (2005). Effects of Nano-

ferric oxide on the growth and nutrients absorption of peanut, v: Journal of Plant Nutrition

and Fertilizer, 11, št. 4, str. 551-555.

Fuente M., J. in Grazu, V. (2012). Nanobiotechnology Inorganic Nanoparticles vs Organic

Nanoparticles, Oxford: Elsevier.

Ma X., Gaiser-Lee J., Deng Y., Kolmakov A. (2010). Interactions between engineered

nanoparticles (ENPs) and plants: Phytotoxicity, v: Science of The Total Environmen, str. 635.

Martinčič A., Wraber T., Jogan N., Podobnik A., Turk B., Vreš B., Ravnik V., Frajman B.,

Strgulc K. S., Trčak B., Bačič T., Fischer A. M., Eler K., Surina B. (2007). Mala flora

Slovenije, Ljubljana: Tehnična zaloţba Slovenije, str. 738.

Mohapatra, M. in Anand, S. (2010). Sythesis and applications of mamo-structured ireon

oxides/hydroxides - a review, v: International Jurnal od Endineering, Science and

Technology, 2, št. 8, Nanoparticle Safety Training, 2015.

https://web3.unt.edu/riskman/index.php?section=onlinetraining&group=nanoparticlesafety&

module=1#content.

Obaidat I. ,Albiss M. B.; Haik Y., Issa, B. (2013). Magnetic Nanoparticles: Surface Effects

and Properties Related to Biomedicine Applications, v: International Journal of Molecular

Sciences, 14, št. 11, str. 21267-21305.

Pandey, R. (2015). Mineral Nutrition of Plants, V: Bahadur B., Rajam M. V., Sahijram L.,

Krishnamurthy K.V. (ur), Plant Biology and Biotehnology. Springer, str. 499-497.

Remškar, M. (2008). Nanodelci in nanovarnost,

http://www.kemijskovaren.si/files/nano_knjiga.pdf.

https://web3.unt.edu/riskman/index.php?section=onlinetraining&group=nanoparticlesafety&module=1#content

https://web3.unt.edu/riskman/index.php?section=onlinetraining&group=nanoparticlesafety&module=1#content

http://www.kemijskovaren.si/files/nano_knjiga.pdf



Remškar, M., Đoković, M. in Iskra, I. (2014). Magnetni nanodelci v okoljevarstvu, v:

Nanovarnost in detekcija onesnaţenosti zraka z nanodelci, Maribor: Republika Slovenija,

Ministrstvo za šolstvo, znanost in šport, str. 35.

Ronen, E. (2007). Practical Hydroponics and Greenhouses, v: Micro-elements in Agriculture,

39, str. 39-49.

Ruffini, C. M. in Cremonini, R. (2009). Nanoparticles and higher plants, v: Caryologia, 62,

Zv. 2., str. 161-165.

Judd S. W., Campbell S. C., Kellog A. E., Stevens F. P., Donoghue J. M. (2008). Plant

Systematics , Massachusetts: Sinauer Associates. Zv. 3., str. 270.

Sahoo S.K., Agarwal K., Singh A.K., Polke B.G., Raha K.C. (2010). Characterization of γ-

and α-Fe₂O₃ nano powders synthesized by emulsion, v: International Journal of Engineering,

Science and Technology, 2, št. 8, str. 118-126.

Schroter W., Lautenschlager K. H., Bibrack H., Schnabel A. (1993). Kemija splošni

priročnik, Ljubljana: Tehnična zaloţba Slovenije.

Servin A., Elmer W., Mukherjee A., Torre-Roche R., Hamdi H., White C. J. (2015).

Nanoscale Micronutrients Suppress Disease, VFRC report II, Washington D.C.: VFRC.

Siddiqui M. H., Al-Whaibi M. H., Firoz M., Al-Kahishany M.Y. (2015). Role of

Nanoparticles in Plants, v: Nanotechnology and Plant Sciences, str. 19-35.

Singh N., Manshian B., Jenkins G.J.S., Griffits M.S., Williams M.P., Maffeis T.G.G., Wright

H.S., Doak S.H. 2009. NanoGenotoxicology: The DNA damaging potential of engineered

nanomaterials. Biomaterials, 30: 3891-3914

Stergar, J. (2014). Uvod v nanomateriale, Nanoscience: Nanomateriali v okoljevarstvu in

energetiki, str. 18.

Špes, A. (2008). Ugotavljanje genotoksičnosti metil tetra-butil etra (MTBE) z Allium testom,

http://mladiraziskovalci.scv.si/admin/file/oddane_naloge/1005_344_62_ugotavljanje-

genotoksicnosti-metil-tetra-butil.pdf.

http://mladiraziskovalci.scv.si/admin/file/oddane_naloge/1005_344_62_ugotavljanje-genotoksicnosti-metil-tetra-butil.pdf

http://mladiraziskovalci.scv.si/admin/file/oddane_naloge/1005_344_62_ugotavljanje-genotoksicnosti-metil-tetra-butil.pdf



Uplaznik, M. I. (2014). Nanomaterials and their basic properties with respect to enviromental

protection, v: Nanovarnost in detekcija onesnaţenosti zraka z nanodelci, str. 19.

Wang M., Liu X., Hu J., Li, J., Huang J. (2015). Nano-Ferric Oxide Promotes Watermelon, v:

Journal of Biomaterials and Nanobiotechnology, 6, str. 160-167.

Košir T. Vpliv feritnih nanodelcev na rast rdeče ptujske čebule


ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorici, prof. dr. Katarini Vogel, zaposlenim na Katedri za botaniko in

fiziologijo rastlin ter Špeli Krţišnik, za usmerjanje pri praktičnem delu, pomoč pri

oblikovanju diplomskega dela in vpogled v znanstveno raziskovanje.

Dragi starši in prijatelji, zahvala tudi vam za preudarne nasvete in podporo, ki so na poti

študija peljale k uresničitvi ciljev.

Izraziti zahvalo brez besed. Saj tiste prave, popolne ne moremo ujeti v besede.

Sploh pa ne v tiste neštetokrat izgovorjene, ki so že vse obrabljene.

Jože Urbanija

Documents

UNIVERZA V LJUBLJANI PEDAGOŠKA FAKULTETA TJAŠA … · Dipl. delo. Ljubljana, Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Dvopredmetni učitelj biologija in kemija, 2015 KEY WORDS