Evaluación de los efectos de los nanotubos de carbono naturales y sintéticos en la promoción del crecimiento vegetal

Abstract

Multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) are considered synthetic nanoparticles, however, the formation of these nanoparticles in nature was recently demonstrated during wildfires. Synthetic MWCNTs are considered plant growth promoting nanoparticles; however, phytotoxic effects have also been recorded. Plant growth depends on factors such as the signaling pathway of TOR (rapamycin target), a key protein kinase during cell cycle progression and plant development; however, it is unknown whether the effects of MWCNTs on plant growth promotion impact this pathway. Therefore, in this work the effect of nanoparticles of MWCNTs of natural and synthetic origin on the development of plants such as Eysenhardtia polystachya and Arabidopsis thaliana was evaluated. Characterization of both naturally originated and synthetic MWCNTs, as well as amorphous carbon (obtained from the same collection site as natural MWCNTs) was performed and their effects on E. polystachya and A. thaliana were evaluated using dose-response bioassays. The results obtained shown that at equivalent doses the MWCNTs promoted the development of E. Polystachya and A. thaliana by inducing early seed emergence and germination percentage, leaf area, biomass and root architecture. In contrast, synthetic MWCNTs affect the development of these plants. The effect of MWCNTs on the TOR pathway was analyzed in the AtTOR/tor1

Los nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNTs) se consideraban nanopartículas sintéticas, no obstante, recientemente se demostró la formación de estas nanopartículas en la naturaleza durante los incendios forestales. Los MWCNTs sintéticos se consideran nanopartículas promotoras del crecimiento vegetal; sin embargo, también se han registrado efectos fitotóxicos. El desarrollo vegetal depende de factores como la vía de señalización de TOR (Target of rapamycin), proteina-cinasa clave durante la progresión del ciclo celular y el desarrollo vegetal; sin embargo, se desconoce si los efectos de los MWCNTs en la promoción del crecimiento vegetal impactan esta vía. Por lo que en este trabajo se evaluó el efecto de las nanopartículas de MWCNTs de origen natural y sintéticos en el desarrollo de plantas tales como Eysenhardtia polystachya y Arabidopsis thaliana. Se realizó la caracterización de los MWCNTs tanto de origen natural como sintéticos, así como carbono amorfo (obtenido del mismo sitio de colecta que los MWCNTs naturales) y se evaluaron sus efectos en E. polystachya y A. thaliana mediante bioensayos dosis-respuesta. Los resultados mostraron que a dosis equivalentes los MWCNTs naturales promovieron el desarrollo de E. Polystachya y A. thaliana al inducir la emergencia temprana de la semilla y el porcentaje de germinación, el área foliar, la biomasa y la arquitectura radical. Por el contrario, los MWCNTs sintéticos afectaron el desarrollo de estas plantas. El efecto de los MWCNTs en la vía TOR se analizó en la planta transgénica AtTOR/tor1