Respuesta fisiológica de Azolla filiculoides Lam a nanopartículas de ZnO.

Abstract

Las nanopartículas de ZnO son ampliamente desechadas al ambiente, pero su fitotoxicidad es poco conocida. El objetivo de esta investigación fue evaluar el efecto toxico del tamaño y concentración de ZnO NPs en la respuesta fisiológica del helecho acuático Azolla filiculoides. La toxicidad de NPs, grado analítico de Sigma Aldrich (26.7 ± 1nm) se comparó con la de partículas grado farmacéutico de Farmacia Paris (238 ± 30.7 nm) y las concentraciones 100, 200, 400 mg de NPs ZnO L-1. El diseño fue completamente al azar y los datos se analizaron con ANDEVA y las medias se compararon con Tukey (p ≤ 0.05). Las observaciones con Microscopía Electrónica de Transmisión (MET) mostraron que las NPs pequeñas fueron isodiamétricas y las grandes fueron alargadas. Las plantas fueron incubadas en solución nutritiva Yoshida con las NPs, durante 6 d en invernadero. Las NPs pequeñas a la concentración de 400 mg NPs ZnO L1 redujeron (p <0.05) el crecimiento y la concentración de Chla, Chlb y x+c, y Chl total. La fluorescencia de la clorofila se redujo en todas las concentraciones de NPs, y las partículas pequeñas fueron más toxicas, reduciendo significativamente (p <0.05) el Fv/Fm. Las NPs chicas (26.7 ± 1nm) redujeron la actividad antioxidante total y fenoles totales, a 66.5% y 74.5 % respecto a las NPs grandes (238 ± 30.7 nm). La actividad nitrogenasa se redujo 72.6%, 79.4 y 82.7 % en 100, 200 y 400 mgL-1 NPs de ZnO independientemente del tamaño. El microanálisis elemental de Zn con EDS-MEB indicó mayor abundancia de Zn en el lado abaxial de las frondas y en función de la concentración de NPs. El tamaño de las NPs es más determinante en el grado de toxicidad que la concentración. A. filiculoides mostró tolerancia a NPs grandes, pero este fue más susceptible a las NPs pequeñas. La fluorescencia de clorofila y la actividad nitrogenasa fueron buenos indicadores de toxicidad. _______________ PHYSIOLOGICAL RESPONSE Azolla filiculoides Lam. OF NANOPARTICLES ZNO. ABSTRACT: The nanoparticles of ZnO (ZnO NPs) are largely disposed to the environment but their phytotoxicity is little known. The objective of this research was to evaluate the toxic effect of size and concentration of ZnO NPs on the physiological response of the aquatic fern Azolla filiculoides. The toxicity of small NPs, from Sigma Aldrich, analytical grade of (26.7±1 nm) and large particles, from Pharmacy Paris, pharmaceutical grade (238±30.7 nm) and the concentrations 100, 200, 400 mg of NPs ZnO L- 1. The design was completely randomized and the data were analyzed with ANOVA and the means were compared with Tukey (p ≤ 0.05). The observations with Transmission Electron Microscopy (TEM) showed that the small NPs were isodiametric and the large particles were elongated. The plants were incubated in a nutrient solution Yoshida with the NPs, for 6 d in greenhouse. The small NPs (26.7 ± 1nm) at the concentration of 400 mg NPs ZnO1 L reduced (p < 0.05) the growth and concentration of Chla, Chlb and x+c, and total Chl. Chlorophyll fluorescence was reduced in all concentrations of NPs, and the small particles were more toxic, reducing significantly (p < 0.05) the Fv/Fm. The small NPs (26.7 ± 1nm) reduced the total antioxidant activity and total phenols, to 66.5% and 74.5% compared to the large NPs (238 ± 30.7 nm). The nitrogenase activity dropped 72.6%, 79.4 and 82.7% in 100, 200 and 400 mgL-1 ZnO NPs regardless of size. The elemental microanalysis of Zn with SEM-EDS indicated greater abundance of Zn on the abaxial of the fronds and depending on the concentration of NPs. The size of the NPs is more decisive in the degree of toxicity than the concentration. A. filiculoides showed tolerance to large NPs, but the aquatic fern was susceptible to the small NPs. Chlorophyll fluorescence and nitrogenase activity were good indicators of toxicity.