Nanopartículas metálicas e poliméricas com cobre : promoção de crescimento e proteção contra estresses bióticos e abióticos em plantas

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dc.contributor.advisorOliveira, Halley Caixeta de
dc.contributor.authorGomes, Diego Genuário
dc.contributor.bancaZucareli, Claudemir
dc.contributor.bancaBatista, Marcelo Augusto
dc.contributor.bancaShigueoka, Luciana Harumi
dc.contributor.bancaPereira, Anderson do Espirito Santo
dc.coverage.extent158 p.
dc.coverage.spatialLondrina - PR
dc.date.accessioned2025-02-20T17:19:47Z
dc.date.available2025-02-20T17:19:47Z
dc.date.issued2022-04-19
dc.description.abstractO crescimento populacional acelerado e as adversidades climáticas cada vez mais frequentes pressionam a agricultura pela necessidade de atender à crescente demanda por alimentos. Neste contexto, a nanotecnologia vem sendo empregada na agricultura para aprimorar práticas convencionais de manejo, aliando maior eficiência com uma produção mais sustentável. O presente trabalho objetivou investigar o efeito das aplicações de nanopartículas metálicas e poliméricas contendo cobre na promoção do crescimento e proteção contra estresses bióticos e abióticos em plantas. Para isso, foram utilizadas três abordagens distintas: 1) avaliação do condicionamento fisiológico de sementes de milho (Zea mays cv. IPR 165) com nanopartículas poliméricas de quitosana contendo íons de Cu2+ sobre a germinação, crescimento e atividade fotossintética de mudas em condição de cultivo sem a incidência de estresse, bem como a resposta antioxidante de plântulas germinadas de sementes submetidas à deterioração controlada. 2) avaliação do condicionamento fisiológico de sementes de milho (Zea mays cv. Balu 787) com dois tipos diferentes de nanopartículas metálicas de óxido de cobre (CuO) obtidas via síntese verde (ácido ascórbico - ACuO ou extrato de chá verde - GTCuO), aplicadas em diferentes concentrações (0; 14,5; 29; 58 e 116 mg Cu L-1) e, por meio de avaliações morfofisiológicas, verificar os efeitos na germinação e crescimento inicial, bem como a suscetibilidade das plantas ao déficit hídrico. 3) avaliação das respostas de defesa induzidas pela aplicação de nanopartículas poliméricas de quitosana contendo íons de Cu2+ em discos foliares (Coffea arabica cv. IPR 100) infectados com H. vastatrix, testando a hipótese de que o cobre nanoencapsulado propicie uma melhor defesa quando comparado aos demais tratamentos. Os resultados evidenciaram que: 1) o condicionamento fisiológico das sementes com íons de Cu2+ livre ou nanoencapsulado influenciou positivamente o desenvolvimento inicial, principalmente pelo aumento do crescimento da parte aérea e do transporte fotossintético de elétrons, em comparação com o controle. Além disso, o cobre nanoencapsulado destacou-se por aumentar a atividade das enzimas antioxidantes. Em contraste, nanopartículas sem cobre induziram estresse oxidativo. 2) o condicionamento fisiológico com nanopartículas metálicas proporciona efeitos dose-dependentes no crescimento inicial e na suscetibilidade ao déficit hídrico. As plantas tratadas com GTCuO apresentaram incremento da parte área em comparação aos demais tratamentos. Por outro lado, ACuO promoveu redução da parte aérea e aumento de raiz. A dose de 58 mg Cu L-1 proporcionou os melhores efeitos na atividade fotossintética das plantas para cada uma das nanopartículas, destacando-se ACuO por conferir a mesma atividade fotossintética promovida pelo GTCuO, além de induzir alterações morfológicas que atenuassem os efeitos deletérios do déficit hídrico. 3) os tratamentos protegeram as folhas de café; no entanto, as nanopartículas poliméricas de quitosana contendo íons de Cu2+ se destacaram pela redução do estresse inicial, diminuição da fitotoxicidade do cobre e manutenção da atividade fotossintética, além de aumentar as respostas antioxidantes, conferindo proteção significativa contra a ferrugem do cafeeiro. Além disso, em baixas concentrações (1,25 mmol L-1), cobre nanoencapsulado apresentou maior bioatividade do que o cobre livre. No presente estudo, foi possível verificar respostas distintas entre os tratamentos com nanopartículas à base de cobre. Entretanto, esses efeitos foram dependentes de muitos fatores e, inevitavelmente, a interação entre eles. Portanto, da mesma forma que o uso da nanotecnologia pode promover uma gama de benefícios para agricultura, ela também pode prejudicar o pleno desenvolvimento das culturas, visto que nem sempre os efeitos conferidos pelos nanomateriais ao metabolismo vegetal são positivos.
dc.description.abstractother1Accelerated population growth and climate change put pressure on agriculture due to the need to meet the growing demand for food. In this context, agriculture uses nanotechnology to improve conventional management practices, combining greater efficiency with more sustainable production. The present work aimed to investigate the effect of applications of metallic and polymeric nanoparticles containing copper in promoting growth and protection against biotic and abiotic stresses in plants. For this, three different approaches were used: 1) evaluation of the priming of maize seeds (Zea mays cv. IPR 165) with chitosan polymeric nanoparticles containing Cu2+ ions on germination, growth and photosynthetic activity of seedlings in culture medium without the incidence of stress, as well as the antioxidant response of seedlings germinated from seeds subjected to controlled deterioration. 2) evaluation of the priming of maize seeds (Zea mays cv. Balu 787) with two different types of metallic nanoparticles of copper oxide (CuO) obtained via green synthesis (ascorbic acid - ACuO or green tea extract - GTCuO), applied at different concentrations (0; 14.5; 29; 58 and 116 mg Cu L-1) and, through morphophysiological evaluations, verify the effects on germination and initial growth, as well as the susceptibility of plants to water deficit. 3) evaluation of the defense responses induced by the application of polymeric chitosan nanoparticles containing Cu2+ ions in leaf discs (Coffea arabica cv. IPR 100) infected with H. vastatrix, testing the hypothesis that nanoencapsulated copper provides better defense when compared to to other treatments. The results showed that: 1) seed priming with free or nanoencapsulated Cu2+ ions positively influenced initial development, mainly by increasing shoot growth and photosynthetic electron transport compared to the control. In addition, nanoencapsulated copper increased the activity of antioxidant enzymes. In contrast, copper-free nanoparticles induced oxidative stress. 2) physiological conditioning with metallic nanoparticles provides dose-dependent effects on initial growth and susceptibility to water deficit. The plants treated with GTCuO showed an increase in shoot compared to the other treatments. On the other hand, ACuO promoted shoot reduction and root enlargement. The dose of 58 mg Cu L-1 provided the best effects on the photosynthetic activity of the plants for each of the nanoparticles, with AcuO standing out for conferring the same photosynthetic activity promoted by GTCuO, in addition to inducing morphological changes that attenuated the deleterious effects of the deficit water. 3) the treatments protected the coffee leaves; however, polymeric chitosan nanoparticles containing Cu2+ ions stood out for reducing initial stress, decreasing copper phytotoxicity, maintaining photosynthetic activity, and increasing antioxidant responses, providing significant protection against coffee leaf rust. Furthermore, at low concentrations (1.25 mmol L-1), nanoencapsulated copper showed more significant bioactivity than free copper. In the present study, it was possible to verify different responses between treatments with copper-based nanoparticles. However, these effects depended on many factors and, inevitably, the interaction between them. Therefore, in the same way, that using nanotechnology can promote a range of benefits for agriculture, it can also harm the full development of cultures since the effects conferred by nanomaterials on plant metabolism are not always positive.
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/18566
dc.languagepor
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCCA - Departamento de Agronomia
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Agronomia
dc.subjectQuitosana
dc.subjectCuO
dc.subjectBiopolímeros
dc.subjectSíntese verde de nanopartículas
dc.subjectNanotecnologia
dc.subjectAgronomia
dc.subject.capesCiências Agrárias - Agronomia
dc.subject.cnpqCiências Agrárias - Agronomia
dc.subject.keywordsChitosan
dc.subject.keywordsCuO
dc.subject.keywordsBiopolymers
dc.subject.keywordsGreen synthesis of nanoparticles
dc.subject.keywordsNanotechnology
dc.titleNanopartículas metálicas e poliméricas com cobre : promoção de crescimento e proteção contra estresses bióticos e abióticos em plantas
dc.title.alternativeMetallic and polymeric nanoparticles with copper : growth promotion and protection against biotic and abiotic stresses in plants
dc.typeTesept_BR
dcterms.educationLevelDoutoradopt_BR
dcterms.provenanceCentro de Ciências Agráriaspt_BR

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