Repositorio UFRO · Omeka S

Physiological and Molecular Dissociation of Photosynthesis in Solanum lycopersicum L. Treated with Titanium Dioxide Nanoparticles

Primer Autor	Inostroza-Blancheteau, Claudio
Título	Physiological and Molecular Dissociation of Photosynthesis in Solanum lycopersicum L. Treated with Titanium Dioxide Nanoparticles
Editorial	SPRINGER INT PUBL AG
Revista	JOURNAL OF SOIL SCIENCE AND PLANT NUTRITION
Lenguaje	en
Resumen	This study aims to evaluate the effects of titanium dioxide nanoparticles (TiO(2 )NPs) applications on Solanum lycopersicum L. seedlings at the physiological, biochemical, and molecular levels. The experiment involved treating seeds with TiO2 NPs at 1000 and 2000 mg L- 1, using TiO(2 )microparticles (mu Ps) at 2000 mg L- 1 as a size control, and ultrapure water as an absolute control. The seedlings were grown for 30 days in a growth chamber under controlled UV-A spectrum (315-400 nm) to activate NPs, and were used for measuring gas exchange and photosynthesis capacity parameters in vivo. The antioxidant system, specific metabolites, and expression of psbA, psbB, rbcS, and rbcL genes were measured in fully-expanded leaves. We observed that NPs treated plants exhibited lower photosynthesis capacity associated with reduced mesophyll conductance (g(m)) and photochemical performance. The psbA, psbB, rbcS, and rbcL genes were overexpressed by 1.8-fold on average at 1000 mg L- 1 but downregulated at 2000 mg L- 1. We postulate that the physiological and molecular dissociation is probably due to photochemical impairment and/or morphological leaf changes, evidenced by low g(m), as well as post-transcriptional barriers. Additionally, the application of NPs promoted minor stress which resulted in higher antioxidant activity, mainly attributed to the concentration of anthocyanins. These findings underscore the need for dose-size optimization in nano-priming strategies for crop management. TiO2 NPs and mu Ps applied to S. lycopersicum seeds provoked a physiological-molecular dissociation expressed by a decrease in g(m) and photochemical damage and slight stress, as well as the overexpression of psbA, psbB, rbcS and rbcL genes, that triggered lower gas exchange and photosynthetic capacity in young plants.Este estudio tiene como objetivo evaluar los efectos de la aplicación de nanopartículas de dióxido de titanio (TiO₂ NPs) en plántulas de Solanum lycopersicum L. a nivel fisiológico, bioquímico y molecular. El experimento consistió en tratar las semillas con TiO₂ NPs a 1000 y 2000 mg L⁻¹, utilizando micropartículas de TiO₂ (μPs) a 2000 mg L⁻¹ como control de tamaño, y agua ultrapura como control absoluto. Las plántulas se cultivaron durante 30 días en una cámara de crecimiento bajo un espectro UV-A controlado (315-400 nm) para activar las NPs, y se utilizaron para medir in vivo los parámetros de intercambio de gases y capacidad fotosintética. El sistema antioxidante, los metabolitos específicos y la expresión de los genes psbA, psbB, rbcS y rbcL se midieron en hojas completamente expandidas. Observamos que las plantas tratadas con NP exhibieron una menor capacidad fotosintética asociada con una conductancia del mesófilo (g(m)) reducida y un menor rendimiento fotoquímico. Los genes psbA, psbB, rbcS y rbcL se sobreexpresaron 1,8 veces en promedio a 1000 mg L- 1, pero se regularon negativamente a 2000 mg L- 1. Postulamos que la disociación fisiológica y molecular probablemente se deba a un deterioro fotoquímico y/o cambios morfológicos en las hojas, evidenciados por una baja g(m), así como a barreras postranscripcionales. Además, la aplicación de NP promovió un estrés menor que resultó en una mayor actividad antioxidante, atribuida principalmente a la concentración de antocianinas. Estos hallazgos resaltan la necesidad de optimizar la dosis en las estrategias de nanocebado para el manejo de cultivos. Las nanopartículas de TiO2 y el μPs aplicados a las semillas de S. lycopersicum provocaron una disociación fisiológica-molecular expresada por una disminución de g(m) y daño fotoquímico y estrés leve, así como la sobreexpresión de los genes psbA, psbB, rbcS y rbcL, que desencadenaron un menor intercambio de gases y capacidad fotosintética en las plantas jóvenes.
Tipo de Recurso	artículo original
Description	Mesophyll conductance Gene expression Nanoparticles Antioxidant system V-cmax Tomato
doi	10.1007/s42729-025-02813-1
Formato Recurso	pdf
Palabras Claves	MESOPHYLL DIFFUSION CONDUCTANCE CERIUM OXIDE NANOPARTICLES WATER-USE EFFICIENCY TIO2 NANOPARTICLES GENE-EXPRESSION CO2 TOXICITY CHLOROPLASTS PRODUCTIVITY LIMITATIONS
Ubicación del archivo	http://dx.doi.org/10.1007/s42729-025-02813-1
Materias	MESOPHYLL DIFFUSION CONDUCTANCE CERIUM OXIDE NANOPARTICLES WATER-USE EFFICIENCY TIO2 NANOPARTICLES GENE-EXPRESSION CO2 TOXICITY CHLOROPLASTS PRODUCTIVITY LIMITATIONS
Disciplinas de la OCDE	Biotecnología agrícola Botánica Fitomejoramiento y protección vegetal
Versión del recurso (Recomendado-único)	versión publicada
Tipo de ruta	hibrida verde
Access Rights	restringido
Derechos de acceso	restringido
Id de Web of Science	WOS:001616398300001
Título de la cita (Recomendado-único)	Physiological and Molecular Dissociation of Photosynthesis in Solanum lycopersicum L. Treated with Titanium Dioxide Nanoparticles
Identificador del recurso (Mandatado-único)	artículo original
Editorial	SPRINGER INT PUBL AG
Revista/Libro	JOURNAL OF SOIL SCIENCE AND PLANT NUTRITION
Categoría WOS	Plant Sciences Environmental Sciences Soil Science
Idioma	en
ISSN	0718-9508
Entidad financiadora	ANID/NUCLEO MILLENIO (PhytoLearning))#ANID/FONDECYT#FEQUIP2018-CI-04#ANID/ANILLO ATE230007
Referencia del Financiador (Mandatado si es aplicable-repetible)	ANID/NUCLEO MILLENIO (PhytoLearning)) [ANID - Programa Iniciativa Cientfica Milenio NCN2024_047] ANID/FONDECYT [1201749] FEQUIP2018-CI-04 [FEQUIP2018-CI-04] ANID/ANILLO ATE230007 [ANID/ANILLO ATE230007]
Formato	pdf