Телефон: +7 (383)-235-94-57

ВЛИЯНИЕ НАНОЧАСТИЦ СЕРЕБРА НА ПРОРАСТАНИЕ СЕМЯН ГОРЧИЦЫ

Опубликовано в журнале: Менделеев №1(5)

Автор(ы): Смирнова Анастасия Андреевна, Никифорова Татьяна Евгеньевна, Строганова Юлия Игоревна, Афонина Ирина Алексеевна

Рубрика журнала: Неорганическая химия

Статус статьи: Опубликована 25 января

DOI статьи: 10.32743/2658-6495.2020.1.5.229

Библиографическое описание

Смирнова А.А., Никифорова Т.Е., Строганова Ю.И., Афонина И.А. [и др.] ВЛИЯНИЕ НАНОЧАСТИЦ СЕРЕБРА НА ПРОРАСТАНИЕ СЕМЯН ГОРЧИЦЫ // Менделеев: эл.научный журнал. –2020 – №1(5). URL: https://mendeleevjournal.ru/archive/5/229 (дата обращения: 11.07.2020). DOI: 10.32743/2658-6495.2020.1.5.229

Смирнова Анастасия Андреевна

студент 2-го курса магистратуры, Ивановский государственный химико-технологический университет,

РФ, г. Иваново

Никифорова Татьяна Евгеньевна

д-р хим. наук, проф., Ивановский государственный химико-технологический университет,

РФ, г. Иваново

Строганова Юлия Игоревна

студент 1-го курса магистратуры, Ивановский государственный химико-технологический университет,

РФ, г. Иваново

Афонина Ирина Алексеевна

студент 4-го курса, Ивановский государственный химико-технологический университет,

РФ, г. Иваново

 

EFFECT OF SILVER NANOPARTICLES ON MUSTARD SEED GERMINATION

 

Anastasia Smirnova

second-year master student at ISUCT,

Russia, Ivanovo

Tatiana Nikiforova

doctor of Science, professor of ISUCT,

Russia, Ivanovo

Julia Stroganova

first-year master student at ISUCT,

Russia, Ivanovo

Irina Afonina

fourth-year student at ISUCT,

Russia, Ivanovo

 

АННОТАЦИЯ

Приготовлены золи наночастиц серебра с аскорбиновой кислотой, экстрактом одуванчика и с глюкозой. Проведен анализ всхожести семян горчицы биологическим методом при помощи процедуры фитотеста. Тест позволяет наблюдать увеличение всхожести семян в присутствии наночастиц серебра, а также рост корней и побегов по сравнению с контрольным образцом, не содержащим наночастиц. В ходе работы были сняты спектры поглощения золей наночастиц серебра с использованием поливинилпирролидона в качестве стабилизатора.

ABSTRACT

Silver nanoparticles ashes with ascorbic acid, dandelion extract and glucose are prepared. Analysis of mustard seed germination by biological method using phytotest procedure was carried out. The test allows to observe an increase in seed germination in the presence of silver nanoparticles, as well as the growth of roots and shoots compared to the control sample that does not contain nanoparticles. In the course of the work, the absorption spectra of silver nanoparticles ashes using polyvinyl pyrrolidone as a stabilizer were obtained.

 

Ключевые слова: синтез наночастиц серебра, фитостимулирующий эффект, процедура фитотеста, биологический эффект.

Keywords: synthesis of silver nanoparticles, phyto-stimulating effect, phytotest procedure, biological effect.

 

За последние несколько лет наблюдается повышенный интерес к синтезу и применению наночастиц (НЧ) в электронике, пищевой промышленности [4, с. 609], медицине [5, с. 85], косметике и др. Наночастицы - частицы размером менее 100 нм, по крайней мере, в одном измерении, которые отличаются от частиц макро размера уникальными физико-химическими свойствами. Они характеризуются легкостью взаимодействия с растительными клетками за счет их высокого отношения площади поверхности к объему [11, с. 39]. Применение нанотехнологий в биологии, для проращивания семян растений или генетической модификации до сих пор остается недостаточно изученной областью исследований [12, с. 3].

Кроме того, влияние различных наночастиц на развитие и метаболизм растений различается у разных видов растений. Накопление, персистенция и воздействие наночастиц на растения сильно зависят от размера, формы, площади поверхности, концентрации, метода синтеза (химического или биосинтеза), использования растворителей, а также стадии развития растений и химической среды растительной клетки [10, с. 32].

Наночастицы серебра могут катализировать окислительно - восстановительные реакции в растительной клетке, увеличивать продукцию активных форм кислорода (АФК), приводящих к окислительному стрессу, что, в свою очередь, вызывает активацию собственных антиоксидантных процессов. Токсические эффекты зависят от высвобождения ионного серебра из НЧ серебра после попадания в клетку, но также они специфичны для определенных видов растений и могут быть снижены стабилизацией наночастиц серебра с помощью поливинилпирролидона [12, с. 2].

Целью данной работы являлся синтез наночастиц серебра биологическим методом и оценка влияния наночастиц серебра на прорастание семян горчицы.

Экспериментальная часть. Синтез наночастиц серебра был выполнен с использованием в качестве восстановителя аскорбиновой кислоты, экстракта одуванчика и раствора глюкозы. Для приготовления золя наночастиц серебра с концентрацией 500 мг/л готовили раствор AgNO3 (раствор А) с необходимой концентрацией ионов серебра, а также раствор аскорбиновой кислоты (раствор В), который раствором аммиака доводили до рН раствора 10,5. Молярное отношение аскорбиновой кислоты к соли серебра составляло 1:5. Далее раствор А смешивали с раствором В, в качестве стабилизатора использовали поливинилпирролидон (ПВП). Все этапы были выполнены при комнатной температуре. Аналогичным образом получали золь наночастиц серебра с использованием экстракта одуванчика/ раствора глюкозы (раствор В). Концентрация наночастиц серебра в полученных золях составляла 500 мг/л. Для оценки фитотоксичности раствор AgNO3 в количестве 500 мг/л разбавляли дистиллированной водой до концентрации 250 мг/л и 125 мг/л.

В каждую чашку Петри помещали губчатую подложку, на нее фильтровальную бумагу, добавляли 20 мл тестовой среды. После этого семена были размещены на фильтровальной бумаге, с расстоянием между каждым семенем не менее 10 мм. Чашку Петри закрывали и помещали в темное место на 5 дней при температуре 25±1°С [9, с. 21].

Результаты и обсуждение. С целью изучения возможности применения нетрадиционных восстановителей, в работе был использован гидролизат корня одуванчика лекарственного, так как в состав корней одуванчика лекарственного входят полисахариды, прежде всего, фруктозаны и инулин, а также фруктоза, сахароза, небольшие количества смол и слизей, различные флаваноиды, терпеноиды, фенольные кислоты [6, с. 207; 8, пат.]

В ходе работы были сняты спектры поглощения золей наночастиц серебра, позволяющие оценить размеры получаемых наночастиц (рис. 1, табл. 1).

 

 

Рисунок 1. Спектры поглощения золей наночастиц серебра с аскорбиновой кислотой (1), экстрактом одуванчика (2) и глюкозой (3)

 

 

На рис. 1 представлены спектры поглощения золей наночастиц серебра в интервале длин волн 350-500 нм. Спектры поглощения всех золей имеют интенсивные пики в области 420 нм. Известно, что при 420 нм поглощают частицы диаметром от 20 до 40 нм [2, с. 135; 7, пат.].

Кроме того, для наночастиц диаметром до 40 нм свойственна желтая окраска золя. При увеличении начальной концентрации нитрата серебра наблюдалось изменение окраски золя от светло-желтой до желтой. Данное изменение цвета связано с увеличением количества образующихся наночастиц серебра.

Таблица 1.

Влияние метода синтеза золя наночастиц Ag на рост корней горчицы

Метод

Концентрация раствора AgNO3, мг/ л

Стимулирующий или ингибирующий эффект, %

Примечание

250

125

Средняя длина корня, мм

Биологический

(с аскорбиновой кислотой)

77,56

79,82

+ 7,95

Увеличение всхожести семян и увеличение длины корней растения

Биологический

(с экстрактом одуванчика)

76,12

78,26

+5,52

Увеличение всхожести семян и увеличение длины корней растения

Биологический

(с глюкозой)

60,83

62,36

- 18,57

Снижение всхожести семян

Контрольный (вода)

73,94

Наблюдается рост корней растения

 

Контрольный образец и образец, полученный в ходе процедуры фитотеста, с проросшими семенами горчицы представлен на рис. 2 и 3.

 

Рисунок 2. Контрольный образец

Рисунок 3. Образец с проросшими семенами горчицы

 

Оценка длины корней, выросших из семян при 7-дневной инкубации тестовых образцов, проводилась путем измерения в программе ImageJ. Было отмечено, что биологический метод получения наночастиц как с аскорбиновой кислотой, так и с экстрактом одуванчика, положительно влияет на рост корней горчицы, в отличие от метода получения наночастиц с глюкозой [1, с. 15].

Нужно иметь ввиду, что прорастание семян и рост проростков зависят от условий водоснабжения. Одним из главных факторов, на поступление воды в растение, является концентрация солей в растворе, а именно, разность между осмотическими давлениями клеточного сока и солевого раствора [3, с. 12].

Рост корней наблюдался при концентрации золей 125 и 250 мг/л, полученных с аскорбиновой кислотой и экстрактом одуванчика, однако, более интенсивный рост корней отмечался при концентрации золя 125 мг/л. В обоих случаях у образца появились листочки. Результаты исследования свидетельствуют о том, что суспензии наночастиц, полученная биологическим способом с аскорбиновой кислотой или с экстрактом одуванчика, благоприятно влияют на рост корня горчицы.

 

Список литературы:

  1. Гордеева И.В. Влияние низких концентраций раствора NaCl на прорастание семян Hordeum Vilgarel. Международный научно-исследовательский журнал. № 12 (54), ч. 1, - Екатеринбург, 2016 – 167 с.
  2. Зимон А. Д., Павлов А. Н. Коллоидная химия наночастиц. М.: Науч. мир, 2012 – 224 с.
  3. Касаткин М. Ю., Коробко В.В., Степанов С.А. Практикум по физиологии растений. – Саратов: Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского, 2015 – 62 с.
  4. Козлова Е.С., Никифорова Т.Е. Внедрение наночастиц серебра в целлюлозную матрицу для получения упаковочных материалов для пищевых продуктов // ЖПХ. 2015. T. 88. Вып. 4. С. 607-615.
  5. Козлова Е.С., Никифорова Т.Е. Токсикологическая оценка целлюлозных материалов, содержащих наночастицы серебра / Проблемы медицинской микологии. Т. 17. №2. С. 85. (ХVIII Кашкинские чтения).
  6. Никифорова Т.Е., Смирнова А.А., Воинова М.С. Использование наночастиц серебра при разработке полимерных упаковочных и текстильных материалов. "Текстильная химия: традиции и новации – 2019". Мельниковские чтения. Сборник научных статей. – Иваново: ИГХТУ, 2019 – 338 с.
  7. Пат. 2611520 РФ, МПК С 01 G 5/00, B 22 F 9/24, B 01 J 19/00, B 82Y 40/00. Способ получения наночастиц серебра [Текст] / Никифорова Т.Е., Козлова Е.С.; заявитель и патентообладатель Иван. гос. хим-тех. ун-т. - №2015142753; заявл. 07.10.2015; опубл. 27.02.2017, Бюл. № 6.
  8. Пат. 2708051 РФ, МПК С 1 51, B 01 J 19/00, B 82 В 3/00. С 12 N 15/63, B 22 F 9/24. Способ получения наночастиц серебра [Текст] / Никифорова Т.Е., Смирнова А.А., Воинова М.С.; заявитель и патентообладатель Иван. гос. хим-тех. ун-т. - №2019100844; заявл. 10.01.2019; опубл. 03.12.2019, Бюл. № 34.
  9. Смирнова А.А., Строганова Ю.И., Афонина И.А., Никифорова Т.Е. Фитостимулирующий эффект наночастиц серебра на прорастание семян огурца. Актуальные вопросы современной науки. Сборник статей по материалам международной научно-практической конференции (20 ноября 2019 г., г. Уфа). В 3 ч. Ч.1/ – Уфа: Изд. НИЦ Вестник науки, 2019 – 237 с.
  10. Barbasz, A., Kreczmer, B., Oćwieja, M. How the surface properties affect nanocytotoxicity of silver? Study of the three types of nanosilver on two wheat varieties. Acta Physiol. Plant., 2018, p. 31– 40.
  11. Rani, P.U., Yasur, J., Loke, K.S. Effect of synthetic and biosynthesized silver nanoparticles on growth, physiology and oxidative stress of water hyacinth: Eichhornia crassipes (Mart) Solms. Acta Physiol. Plant. 2016, p. 38-58.
  12. Tymoszuk A, Miler N. Silver and gold nanoparticles impact on in vitro adventitious organogenesis in chrysanthemum, gerbera and Cape Primrose., J. Scientia Horticulturae 257, 2019, p. 1-10.