Effect of carbon nanotubes in the germination of plants

Abstract

Present thesis explains the brief description of the Nanomaterials in environmental and agricultural applications. Now a day’s nanomaterials are used as an implement to environmental, agricultural and food productions like water quality and availibity, plant germination, materials delivery and health care. This research shows the role of multiwalled carbon nanotube (MWCNT) in agricultural edible plants (Tomato and Maize). MWCNT is used, as an additive in bacteriological agar (BA) growth medium of different concentrations; 0, 5 10, 20 40 and 60 mg/l. The plants (Tomato and Maize) were grown for 7, 9, 14 and 27 days of germination time and biomasses and lengths were measured. We have used the plant germination in different media systems like BA and agarose (which contains no nutrient ions) to analyze the rate of growth in both mediums and how the ions transport takes place while introducing the MWCNT in the medium. We perform another set of experiment using Fe (Fe2+ and Fe3+ ion) concentration of 3x10-4 M in the agarose growth medium. Elemental concentration were analyzed using polarized energy dispersive X-ray fluorescence pEDXRF spectrometry. Scanning electron microscope (SEM) images shows, how MWCNT creates the pores and cavity on the cell membranes of the seeds. Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR) is used to analyze the available chemical functional groups in the germinated plants.

En la presente tesis, se hace una breve descripción de nanomateriales en aplicaciones ambientales y agrícolas. En estos días, los nanomateriales se han utilizado en implementos para la producción agrícola y alimentaria; por ejemplo, en mejorar la calidad del agua, germinación de plantas y en el cuidado de la salud. Este trabajo de investigación muestra el papel de los nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNT) en plantas de alimentos agrícolas (Tomate y Maíz). MWCNT, se utiliza como aditivo en un medio de crecimiento (agar bacteriológico, BA) con diferentes concentraciones; 0, 5 10, 20 40 y 60 mg/l. Las plantas (tomate y maíz) se hicieron crecer durante 7, 14 y 27 días de tiempo de germinación y posteriormente, se midió sus biomasas y longitudes. También, se ha realizado la germinación de plantas en diferentes sistemas de crecimiento utilizando BA y agarosa (que no contiene iones de nutrientes) para analizar la tasa de crecimiento en ambos medios y la forma en que se da el transporte de iones cuando se hace la introducción de MWCNT en el medio. Se realizó otro conjunto de experimentos utilizando un medio de cultivo de agarosa con una concentración de 3x10-4 M Fe (iones de Fe2+ y Fe3+). La concentración elemental de cada muestra se obtuvo mediante un espectrómetro de fluorescencia de rayos x polarizados de energía dispersiva (pEDXRF). Por otro lado, mediante un microscopio electrónico de Barrido (SEM), se muestra cómo MWCNT permiten la conformación de poros y cavidades en las membranas de las células de las semillas. Más adelante, al emplear espectroscopia infrarroja de la transformada de Fourier (FTIR), se analizan los grupos funcionales químicos que se encuentran en las plantas germinadas.