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Publication
Green solutions: exploring nonsteroidal anti-inflammatory drugs´ impact on cucurbitaceae for environmental remediation
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Advisor(s)
Abstract(s)
Nonsteroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) are widely used pharmaceuticals in the world, found as contaminants in water, soil, and sediment, posing risks to natural organisms and human health. Phytoremediation is an effective and ecologically acceptable approach for environmental pollutants. Plants from the Cucurbitaceae family have the potential to remediate contaminants in soil. Recent research indicates that certain fungicides can regulate the uptake of organic compounds, modulating major latex-like protein (MLP) in these plants. This study examines the impact of NSAIDs combined with benomyl on the physiology, biochemistry, and leaf endophytes of the zucchini plant (Cucurbita pepo). Plants were grown in OECD soil media under controlled greenhouse conditions for 28 days. There were six variants: control, paracetamol (25 mg/L), paracetamol + benomyl, diclofenac (2.5 mg/L), diclofenac + benomyl and benomyl. Water, fertilizer and benomyl were added according to a predefined schedule. After the incubation, fresh biomass, chlorophyll contents and phenolics concentrations were measured for each variant. Functional and structural diversity of leaf endophytes were analyzed by Biolog EcoPlate™ method and 16S rRNA gene sequencing. The study demonstrated that paracetamol decreased the fresh biomass of roots, stems and leaves, while diclofenac treatment had a similar trend, with the lowest stems and leaves biomass. Paracetamol treatment increased chlorophyll content, whereas diclofenac had a minimal effect on chlorophyll pigments. Additionally, phenolic compounds increased significantly in plants treated with paracetamol but lowered in the diclofenac variant compared to the control. Both NSAIDs significantly decreased the leaf endophytic metabolic activity and microbial structural diversity. Benomyl, when applied alone, also displayed some impacts on plant physiology and leaf endophytic microbial community. However, benomyl considerably mitigated the detrimental consequences of NSAID-treated plants by enhancing biomass and chlorophyll content, improving resilience to oxidative stress, and promoting endophytic microbial diversity. These findings contribute to a deeper understanding of the fungicide-mediated regulation of NSAID-induced phytotoxicity in zucchini and highlight the potential for developing strategies to enhance phytoremediation in contaminated environments.
Os anti-inflamatórios não esteróides (AINEs) são fármacos amplamente utilizados em todo o mundo, encontrados como contaminantes na água, no solo e nos sedimentos, representando riscos para os organismos naturais e para a saúde humana. A fitorremediação é uma abordagem eficaz e ecologicamente aceitável para a remediação de poluentes ambientais. As plantas da família Cucurbitaceae têm o potencial de remediar contaminantes no solo. Pesquisas recentes indicam que certos fungicidas podem regular a absorção de compostos orgânicos, modulando proteínas semelhantes a látex (MLP) nestas plantas. Este estudo examina o impacto dos AINEs combinados com benomil na fisiologia, bioquímica e endófitos foliares da planta de curgete (Cucurbita pepo). As plantas foram cultivadas em substrato de solo OECD sob condições controladas de estufa durante 28 dias. Foram utilizadas seis variantes: controlo, paracetamol (25 mg/L), paracetamol + benomil, diclofenac (2,5 mg/L), diclofenac + benomil e benomil. A água, o fertilizante e o benomil foram adicionados de acordo com um cronograma predefinido. Após a incubação, foram medidos para cada variante a biomassa fresca, o conteúdo de clorofila e as concentrações de compostos fenólicos. A diversidade funcional e estrutural dos endófitos foliares foi analisada através do método Biolog EcoPlate™ e sequenciação do gene 16S rRNA. O estudo demonstrou que o paracetamol diminuiu a biomassa fresca das raízes, caules e folhas, enquanto o tratamento com diclofenac apresentou uma tendência similar, com a menor biomassa em caules e folhas. O tratamento com paracetamol aumentou o conteúdo de clorofila, enquanto o diclofenac teve um efeito mínimo nos pigmentos de clorofila. Além disso, os compostos fenólicos aumentaram significativamente nas plantas tratadas com paracetamol, mas diminuíram na variante com diclofenac em comparação com o controlo. Ambos os AINEs diminuíram significativamente a atividade metabólica endofítica foliar e a diversidade estrutural microbiana. O benomil, quando aplicado isoladamente, também demonstrou alguns impactos na fisiologia da planta e na comunidade microbiana endofítica foliar. No entanto, o benomil mitigou consideravelmente as consequências prejudiciais das plantas tratadas com AINEs, ao aumentar a biomassa e o conteúdo de clorofila, melhorando a resiliência ao stress oxidativo e promovendo a diversidade microbiana endofítica. Estes resultados contribuem para uma compreensão mais profunda da regulação mediada por fungicidas da fitotoxicidade induzida por AINEs na curgete e destacam o potencial para o desenvolvimento de estratégias para melhorar a fitorremediação em ambientes contaminados.
Os anti-inflamatórios não esteróides (AINEs) são fármacos amplamente utilizados em todo o mundo, encontrados como contaminantes na água, no solo e nos sedimentos, representando riscos para os organismos naturais e para a saúde humana. A fitorremediação é uma abordagem eficaz e ecologicamente aceitável para a remediação de poluentes ambientais. As plantas da família Cucurbitaceae têm o potencial de remediar contaminantes no solo. Pesquisas recentes indicam que certos fungicidas podem regular a absorção de compostos orgânicos, modulando proteínas semelhantes a látex (MLP) nestas plantas. Este estudo examina o impacto dos AINEs combinados com benomil na fisiologia, bioquímica e endófitos foliares da planta de curgete (Cucurbita pepo). As plantas foram cultivadas em substrato de solo OECD sob condições controladas de estufa durante 28 dias. Foram utilizadas seis variantes: controlo, paracetamol (25 mg/L), paracetamol + benomil, diclofenac (2,5 mg/L), diclofenac + benomil e benomil. A água, o fertilizante e o benomil foram adicionados de acordo com um cronograma predefinido. Após a incubação, foram medidos para cada variante a biomassa fresca, o conteúdo de clorofila e as concentrações de compostos fenólicos. A diversidade funcional e estrutural dos endófitos foliares foi analisada através do método Biolog EcoPlate™ e sequenciação do gene 16S rRNA. O estudo demonstrou que o paracetamol diminuiu a biomassa fresca das raízes, caules e folhas, enquanto o tratamento com diclofenac apresentou uma tendência similar, com a menor biomassa em caules e folhas. O tratamento com paracetamol aumentou o conteúdo de clorofila, enquanto o diclofenac teve um efeito mínimo nos pigmentos de clorofila. Além disso, os compostos fenólicos aumentaram significativamente nas plantas tratadas com paracetamol, mas diminuíram na variante com diclofenac em comparação com o controlo. Ambos os AINEs diminuíram significativamente a atividade metabólica endofítica foliar e a diversidade estrutural microbiana. O benomil, quando aplicado isoladamente, também demonstrou alguns impactos na fisiologia da planta e na comunidade microbiana endofítica foliar. No entanto, o benomil mitigou consideravelmente as consequências prejudiciais das plantas tratadas com AINEs, ao aumentar a biomassa e o conteúdo de clorofila, melhorando a resiliência ao stress oxidativo e promovendo a diversidade microbiana endofítica. Estes resultados contribuem para uma compreensão mais profunda da regulação mediada por fungicidas da fitotoxicidade induzida por AINEs na curgete e destacam o potencial para o desenvolvimento de estratégias para melhorar a fitorremediação em ambientes contaminados.
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Keywords
AINEs Benomil Fisiologia das plantas Endófitos foliares Fitorremediação