Z mojego poprzedniego wpisu mogliście się Państwo dowiedzieć, czym są nanocząstki srebra (AgNPs), jak można je uzyskać wykorzystując ekstrakty roślinne oraz poznaliście ich medyczne zastosowania. Dziś spojrzymy na nie z innej strony i sprawdzimy, co literatura naukowa mówi o ich wpływie na rośliny. Nanocząstki srebra niewątpliwie mogą mieć szkodliwy wpływ na rośliny. Nair i  Chung (2014) prowadzili hodowle siewek ryżu (Oryza sativa) na pożywce z dodatkiem AgNPs (w stężeniach 0,2- 1 mg/L). Wraz ze wzrostem stężenia AgNPs zmniejszyła się masa korzeni i liści oraz zawartość barwników roślinnych: chlorofilu i karotenoidów (Fot. 1).

Fot. 1. Siewki Oryza sativa rosnące na pożywce bez nanocząstek srebra (kontrola) oraz na pożywkach z nanocząstkami srebra w stężeniach 0,2; 0,5; 1 mg/L.

Viannini i in. (2014) zbadali wpływ AgNPs w stężeniach 1 i 10 mg/L na kiełkowanie i rozwój siewek pszenicy (Triticum aestivum). AgNPs nie wypłynęły na liczbę wykiełkowanych nasion, natomiast zmniejszyła się długość korzeni i łodyg siewek. Dodatkowo, na korzeniach pojawiły się zbrązowienia. Sosan i in. (2016) prowadzili badania na siewkach rodkiewnika pospolitego (Arabidopsis thaliana), który jest powszechnie wykorzystywany w badaniach nad roślinami. Określany jest mianem rośliny modelowej. Zespół testował wysokie stężenia nanocząstek (300-5000 mg/L) dodawanych do pożywek. Już przy najniższym z zastosowanych stężeń AgNPs obserwowano zahamowany rozwój korzeni i liści. Z drugiej strony, nanocząstki srebra mogą wywoływać u roślin także pożądane reakcje. Nghia i in. (2017)prowadzili 4-tygodniową kulturę fragmentów pędów złocienia (Chrysanthemum morifolium) z dodatkiem AgNPs. Przy stężeniu nanocząstek równym 1,5 mg/L uzyskano u roślin dłuższe pędy, a liczba korzeni była ponad 2-krotnie większa niż w kontroli (Fot. 2). Mahendran i in. (2017) wykazali pozytywny wpływ pożywek z  nanocząstkami srebra w niskich stężeniach (do 0,5 mg/L) na efektywność somatycznej embriogenezy u gloriozy wspaniałej (Gloriosa superba). Umożliwiło im touzyskanie większej liczby roślin z pojedynczego eksplantatu. AgNPs mogą ponadto zwiększać u roślin produkcję  metabolitów wtórnych. 

Fot. 2. Siewki  Chrysanthemum morifolium rosnące na pożywce bez nanocząstek srebra (kontrola) oraz na pożywkach z nanocząstkami srebra w stężeniach 0,5; 1; 1,5 mg/L. 

SpinosoCastillo i in. (2017)wykazali wzrost produkcji związków fenolowych u wanilii (Vanilla  planifolia) w kulturze z dodatkiem 25 i 50 mg/L AgNPs. Efekty jakie mogą u roślin wywoływać AgNPs związane są z ich zdolnością do niszczenia błon komórkowych, zakłócania replikacji DNA, wywoływania zwiększonej produkcji reaktywnych form tlenu oraz hamowania produkcji etylenu. Warto mieć świadomość, że wpływ AgNPs na rośliny może być zarówno pozytywny, jak i negatywny. Wpływ ten zależy od wielu czynników, w tym kształtu, wielkości i stężenia nanocząstek oraz od gatunku i wieku rośliny (Kim 2017).

Wojciech Tomaszewicz – Zespół Biotechnologii Konserwatorskiej, PAN Ogród Botaniczny w Powsinie

 

 

 

Bibliografia:

  1. Nair PMG, Chung IM. 2014. Physiological and molecular level effects of silver nanoparticles exposure in rice (Oryza sativa L.) seedlings. Chemosphere 112: 105–113.
  2. Vannini C, Domingo G, Onelli E, De Mattia F, Bruni I, Marsoni M, Bracale M. 2014. Phytotoxic and genotoxic effects of silver nanoparticles exposure on germinating wheat seedlings. Journal of Plant Physiology 171: 1142–1148.
  3. Sosan A, Svistunenko D, Straltsova D, Tsiurkina K, Smolich I, Lawson T, Subramaniam S, Golovko V, Anderson D, Sokolik A, Colbeck I, Demidchik V. 2016. Engineered silver nanoparticles are sensed at the plasma membrane and dramatically modify the physiology of Arabidopsis thaliana plants. The Plant Journal 85: 245–257.
  4. Nghia LT, Tung HT, Huy NP, Luan VQ, Nhut DT. 2017. The effects of silver nanoparticles on growth of Chrysanthemum morifolium Ramat. cv. “Jimba” in different cultural systems. Vietnam Journal of Science and Technology 55: 503-514.
  5. Mahendran D, Kavi Kishor PB, Geetha N, Venkatachalam P. 2017. Phycomolecule-coated silver nanoparticles and seaweed extracts induced high-frequency somatic embryogenesis and plant regeneration from Gloriosa superba L. Journal of Applied Phycology. 30: 1425–1436.
  6. Spinoso‑Castillo JL, Chavez‑Santoscoy RA, Bogdanchikova N, Pérez‑Sato JA, Morales‑Ramos V, Bello‑Bello JJ. 2017. Antimicrobial and hormetic effects of silver nanoparticles on in vitro regeneration of vanilla (Vanilla planifolia Jacks. Ex Andrews) using a temporary immersion system. Plant Cell, Tissue and Organ Culture. 129: 195-207.
  1. Kim DH, Gopal J, Sivanesan I. 2017. Nanomaterials in plant tissue culture: the disclosed and undisclosed. Royal Society of Chemistry. 7: 36492-36505.