Nanopartículas contendo doador de óxido nítrico : absorção, transporte e efeitos no processo germinativo e em aspectos morfofisiológicos da soja

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dc.contributor.advisorOliveira, Halley Caixeta de
dc.contributor.authorPreisler, Ana Cristina
dc.contributor.bancaLange, Camila Neves
dc.contributor.bancaSilveira, Neidiquele Maria
dc.contributor.bancaFonseca, Inês Cristina Batista
dc.contributor.bancaZucareli, Claudemir
dc.coverage.extent135 p.
dc.coverage.spatialLondrina - PR
dc.date.accessioned2026-08-26T20:42:07Z
dc.date.available2026-08-26T20:42:07Z
dc.date.issued2024-07-04
dc.description.abstractO uso de nanocarreadores poliméricos tem demonstrado ser uma estratégia eficaz para a aplicação de óxido nítrico (NO) em plantas, protegendo as moléculas doadores da degradação e garantindo a liberação sustentada do ativo. Entretanto, as propriedades físico-químicas das partículas podem afetar a interação com a planta e influenciar a eficácia do composto nanoencapsulado. Portanto, o objetivo geral deste trabalho foi estudar o modo de ação de nanopartículas poliméricas liberadoras de NO, de diferentes composições e cargas, em plantas de soja (Glycine max L. Merr.). Foram utilizadas nanopartículas de quitosana e de alginato contendo doador de NO (S-nitrosoglutationa, GSNO), aplicadas no tratamento de sementes e nas raízes de plantas de soja. Os objetivos específicos foram abordados em 2 capítulos, sendo eles: 1) avaliar os efeitos do tratamento de sementes de soja com nanopartículas de diferentes composições e cargas contendo GSNO no processo germinativo. Além disso, buscou-se investigar se o tratamento de sementes com as nanopartículas favoreceria a nodulação e o crescimento de plantas de soja; 2) avaliar o modo de ação de nanopartículas liberadoras de NO em resposta a aplicação via raiz e qual o impacto dessas nanopartículas na homeostase do NO. Para esses estudos foram empregados diferentes tratamentos, incluindo GSNO livre, nanopartículas de quitosana contendo glutationa (GSH) com/sem NO (NP CS- GSNO/ NP CS-GSH), nanopartículas de alginato com/sem NO (NP Al-GSNO/ NP Al- GSH), além do controle tratado com água. No primeiro capítulo, para os estudos in vitro foi realizada uma curva das formulações nas concentrações de 0; 0,125; 0,250, 0,500; 1,0 e 2,0 mM, avaliando o processo germinativo da soja. Os dados bioquímicos foram obtidos apenas na concentração de 1,0 mM, selecionada com base na curva previamente estabelecida. A mesma concentração foi utilizada para o experimento em que se avaliou a nodulação de plantas de soja após o tratamento de sementes. NP CS-GSNO demonstrou aumento na taxa de germinação para 71% contra 60% da porcentagem inicial na concentração de 1,0mM, no comprimento de raiz (CR) e no número de raízes laterais (NRL), além de ser a única a promover maior acúmulo de massa seca de raiz (MSR), mantendo sempre um efeito constante para a concentração de 1,0 mM. A molécula de GSNO livre também mostrou efeitos positivos na germinação para 1,0 mM. NP Al-GSNO, aumentou o NRL em função do aumento das concentrações, além de ser a única formulação que aumentou a massa seca da parte aérea. Nos estudos de nodulação, a massa seca do nódulo foi significativamente maior para os tratamentos NP CS-GSNO. Foi observada, ainda, uma redução dos parâmetros fotossintéticos para NP CS-GSH e GSNO. No segundo capítulo, nanopartículas de quitosana marcadas com rodamina B foram aplicadas às raízes de soja, possibilitando a detecção nos tecidos por microscopia espectral confocal. Os níveis de NO nas raízes foram medidos simultaneamente com o uso da sonda fluorescente DAF-2DA. Como controle para NO, a fluorescência foi quelada pelo sequestrador de NO cPTIO. A escolha da nanopartícula de quitosana foi baseada em experimentos anteriores. A intensidade de fluorescência, a porcentagem de co-localização, e os parâmetros bioquímicos foram medidos nos intervalos de 30 minutos e 24 horas após a exposição. Para NP CS GSNO foi possível detectar após 30 minutos de exposição 46% de co-localização entre as nanopartículas e NO na zona de maturação e mais de 60% na zona de ramificação da raiz. Com 24 h, o percentual foi reduzido para 7% e 13% respectivamente. A baixa intensidade de fluorescência detectada em raízes incubadas com cPTIO confirmou a especificidade da sonda DAF-2DA para NO. Após 30 minutos, observou-se ainda um maior teor de H2O2 nas raízes tratadas com NP CS-GSNO. Além disso, verificou-se um aumento nos níveis de S-nitrosotióis (RSNO) nas raízes tratadas com NP CS-GSNO e NP CS-GSH. No geral, o uso de NP CS-GSNO mostra-se promissor para melhorar o processo germinativo, os aspectos morfofisiológicos da soja. Além disso, nanopartículas de quitosana foram absorvidas pelas raízes, sendo detectadas nos tecidos vasculares, mostrando a eficiência da entrega do NO às raízes. No geral, estes resultados fornecem insights sobre os mecanismos envolvidos na homeostase do NO e na interação entre as raízes de soja e as nanopartículas.
dc.description.abstractother1The use of polymeric nanocarriers has been demonstrated to be an effective strategy for applying nitric oxide (NO) in plants, protecting the donor molecules from degradation and ensuring the sustained release of the active ingredient. However, the physicochemical properties of the particles can affect the interaction with the plant and influence the effectiveness of the nanoencapsulated compound. Therefore, the general objective of this work was to study the mode of action of NO-releasing polymeric nanoparticles of different compositions and charge in soybean plants (Glycine max L. Merr.). Chitosan and alginate nanoparticles containing NO donor (S- nitrosoglutathione, GSNO) were used to treat the seeds and roots of soybean plants. The specific objectives were addressed in 2 chapters, namely: 1) evaluate the effects of treating soybean seeds with nanoparticles of different compositions and fillers containing GSNO on the germination process. Furthermore, we sought to investigate whether seed treatment with nanoparticles would favor nodulation and growth of soybean plants; 2) evaluate the mode of action of NO-releasing nanoparticles in response to root application and the impact of these nanoparticles on NO homeostasis. For these studies, different treatments were used, including free GSNO, chitosan nanoparticles containing glutathione (GSH) with/without NO (NP CS-GSNO/ NP CS-GSH), alginate nanoparticles with/without NO (NP Al-GSNO/ NP Al-GSH), in addition to the water-treated control. In the first chapter, for in vitro studies, a curve of the formulations was carried out at concentrations of 0; 0.125; 0.250, 0.500; 1.0, and 2.0 mM, evaluating the soybean germination process. Biochemical data were obtained only at a concentration of 1.0 mM, selected based on the previously established curve. The same concentration was used for the experiment in which the nodulation of soybean plants after seed treatment was evaluated. NP CS-GSNO demonstrated an increase in the germination rate to 71% against 60% of the initial percentage at a concentration of 1.0 mM, in root length (CR) and the number of lateral roots (NRL), in addition to being the only one to promote greater accumulation of root dry mass (MSR), always maintaining a constant effect at a concentration of 1.0 mM. The free GSNO molecule also showed positive effects on germination at 1.0 mM. NP Al-GSNO increased the NRL due to increasing concentrations, in addition to being the only formulation that increased the dry mass of the shoot. In nodulation studies, nodule dry mass was significantly higher for NP CS-GSNO treatments. A reduction in photosynthetic parameters was also observed for NP CS-GSH and GSNO. In second chapter, chitosan nanoparticles labeled with rhodamine B were applied to soybean roots, enabling tissue detection by confocal spectral microscopy. NO levels in roots were measured simultaneously using the fluorescent probe DAF-2DA. As a control for NO, fluorescence was chelated by the NO scavenger cPTIO. The choice of chitosan nanoparticle was based on previous experiments. Fluorescence intensity, percentage of co-localization, and biochemical parameters measured at intervals of 30 minutes and 24 hours after exposure. For NP CS GSNO, it was possible to detect, after 30 minutes of exposure, 46% co- localization between nanoparticles and NO in the maturation zone and more than 60% in the root branching zone. After 24 hours, the percentage reduced to 7% and 13% respectively. The low fluorescence intensity detected in roots incubated with cPTIO confirmed the specificity of the DAF-2DA probe for NO. After 30 minutes, a higher H2O2 content observed in the roots treated with NP CS-GSNO. Furthermore, there was an increase in the levels of S-nitrosothiols (RSNO) in roots treated with NP CS-GSNO and NP CS-GSH. Overall, the use of NP CS-GSNO shows promise for improving the germination process and the morphophysiological aspects of soybean. Furthermore, chitosan nanoparticles were absorbed by the roots, being detected in the vascular tissues, showing the efficiency of NO delivery to the roots. Overall, these results provide insights into the mechanisms involved in NO homeostasis and the interaction between soybean roots and nanoparticles.
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/19639
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.subjectS-nitrosoglutationa
dc.subjectNanotecnologia
dc.subjectQuitosana
dc.subjectAlginato
dc.subjectGlycine max L. Merr
dc.subjectNanopartículas
dc.subjectÓxido nítrico
dc.subjectSoja
dc.subject.capesCiências Agrárias - Agronomia
dc.subject.cnpqCiências Agrárias - Agronomia
dc.subject.keywordsS-nitrosoglutathione
dc.subject.keywordsNanotechnology
dc.subject.keywordsChitosan
dc.subject.keywordsAlginate
dc.subject.keywordsGlycine max L. Merr
dc.subject.keywordsNanoparticles
dc.subject.keywordsNitric oxide
dc.subject.keywordsSoy
dc.titleNanopartículas contendo doador de óxido nítrico : absorção, transporte e efeitos no processo germinativo e em aspectos morfofisiológicos da soja
dc.title.alternativeMode of action of nanoencapsulated nitric oxide donors in soybean plants
dc.typeTesept_BR
dcterms.educationLevelDoutoradopt_BR
dcterms.provenanceCentro de Ciências Agráriaspt_BR

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