Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Speciation analysis of selected metal compounds in extracts of genetically modified tomatoes by LC – ICP MS

Agnieszka Stępniewska

Abstract

Taking care of the environment and human's health requires some knowledge of the biochemical transformation of metals in plants. The toxicity or usefulness of these metals depends on their degree of assimilation, reactivity and form of metal called speciation. Speciation analysis, which is an analytical approach carried out in aim to identify, quantify or characterize metal species. All these information can very valuable in the fields both of environmental analysis and bioinorganic chemistry. The main target of this study was to evaluate the influance of nicotianamine (the amino acid which is synthesized by the plants) and iron deficit on the process of accumulation and transport of toxic metals and trace elements by tomato (Lycopersicon esculentum v. Money-maker and Beta). Obtained results were compared with the results for genetic modified species of tomato which produce more nicotianamine. Due to the polarity of the complexes hydrophilic interaction chromatography (HILIC) was used. Separated metal complexes were determined in each collected fraction by ICP MS. The method for fast metal monitoring in fractions and mathematical approach to smooth chromatograms were developed. The experimental part presents changes of content of metals in fractions, which allowed to reconstruct chromatograms for each plant's extracts. The studied samples were grown under controlled conditions in the presence of cadmium or/and in the iron deficient conditions. Moreover, there were used samples from wild plants and with modified genotype. It was found that genetically modified plants accumulate more metals than wild type and that efficiency of metal transport from roots to leaves depents on the amount of nicotianamine. This study is an attempt to characterize the mechanism of accumulation and translocation of selected metals in plants. The application of hydrophilic interaction chromatography coupled with inductively coupled plasma mass spectrometry (HILIC - ICP MS) allows to characterize the process of bioaccumulation of metals by plants such as nickel, cadmium, zinc, copper, cobalt, manganese, and iron. Such knowledge can be valuable for improving the process of phytoremediation.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Agnieszka Stępniewska (FC) Agnieszka Stępniewska,, Faculty of Chemistry (FC)
Title in Polish
Analiza specjacyjna związków wybranych metali w ekstraktach pomidorów modyfikowanych genetycznie za pomocą LC-ICP MS
Supervisor
Katarzyna Pawlak (FC/CAC) Katarzyna Pawlak,, Chair Of Analytical Chemistry (FC/CAC)Faculty of Chemistry (FC)
Certifying unit
Faculty of Chemistry (FC)
Affiliation unit
Chair Of Analytical Chemistry (FC/CAC)
Study subject / specialization
, Technologia Chemiczna
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
01-02-2016
Issue date (year)
2016
Reviewers
Katarzyna Pawlak (FC/CAC) Katarzyna Pawlak,, Chair Of Analytical Chemistry (FC/CAC)Faculty of Chemistry (FC) Mariusz Pietrzak (FC/CMB) Mariusz Pietrzak,, Chair of Medical Biotechnology (FC/CMB)Faculty of Chemistry (FC)
Keywords in Polish
analiza specjacyjna, ICP MS, chromatografia cieczowa
Keywords in English
speciation analysis, ICP MS, liquid chromatography
Abstract in Polish
Troska o zdrowie człowieka i dbanie o środowisko naturalne wymaga poznania procesów biochemicznych, którym podlegają metale w roślinach. Ich toksyczność lub użyteczność jest zależna od stopnia ich przyswajania, reaktywności a zatem formy metalu. Analiza specjacyjna, czyli charakterystyka, identyfikacja lub oznaczanie konkretnych indywiduów chemicznych, jest dość skomplikowanym działem chemii analitycznej, który pozwala na wzbogacenie warsztatu dotyczącego badań podstawowych z zakresu chemii bionieorganicznej. Głównym celem pracy było określenie wpływu obecności syntezowanego przez rośliny aminokwasu niebiałkowego – nikotianaminy oraz deficytu żelaza na proces akumulacji i transportu metali toksycznych i mikroelementów przez pomidor (Lycopersicon esculentum v. Money-maker i Beta). Uzyskane wyniki porównano z wynikami uzyskanymi dla tego samego gatunku pomidora zmodyfikowanego genetycznie syntezującego większą ilość nikotianaminy. Wykorzystując chromatografię oddziaływań hydrofilowych, z uwagi na polarność badanych kompleksów, opracowano metodę rozdzielania kompleksów metali w ekstraktach roślinnych i sposób wyznaczania zmian zawartości metali w czasie chromatograficznego rozdzielania za pomocą techniki ICP MS. W części eksperymentalnej przedstawiono sposób postępowania prowadzący do charakterystyki związków metali w ekstraktach roślin. Badano próbki uprawiane w warunkach kontrolnych w obecności kadmu oraz w warunkach deficytu żelaza. Wykorzystano również próbki roślin dzikich i ze zmienionym sztucznie genotypem. W efekcie możliwe było porównanie otrzymanych chromatogramów pod kątem zawartości i formy badanych metali oraz reakcji rośliny na zmiany genetyczne lub składu pożywki. Podsumowując, niniejsza praca poświęcona jest próbie przedstawienia problemów dotyczących mechanizmu gromadzenia metali (w tym toksycznych) w roślinie oraz ich transportu do części nadziemnej. Dzięki zastosowaniu połączenia chromatografii oddziaływań hydrofilowych ze spektrometrem mas z jonizacją w plazmie indukcyjnie sprzężonej (HILIC – ICP MS) można specyficznie pierwiastkowo charakteryzować mechanizm bioakumulacji metali takich jak: nikiel, kadm, cynk, miedź, kobalt, mangan, żelazo w roślinach, a następnie wykorzystać te informacje np. w usprawnianiu technik fitoremediacyjcnych.
File
  • File: 1
    A. Stępniewska-ver1.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 8409

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUTfb76e26c679b4827be9064d2bebda85e/
URN
urn:pw-repo:WUTfb76e26c679b4827be9064d2bebda85e

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page