Carbon nanotubes as plant growth regulators: effects on tomato growth, reproductive system, and soil microbial community

Resumo

Nanotubos de carbono multi-parede (CNTs) podem afetar o fenótipo vegetal e a composição da microbiota do solo. Plantas de tomate cultivadas em solo suplementado com CNTs produziram duas vezes mais flores e frutos em comparação com plantas cultivadas em solo controle. O efeito dos nanotubos de carbono na comunidade microbiana do solo tratado com CNTs foi determinado por eletroforese em gel com gradiente desnaturante e análise por pirosequenciamento. A análise filogenética indicou que Proteobacteria e Bacteroidetes são os grupos mais dominantes na comunidade microbiana do solo. As abundâncias relativas de Bacteroidetes e Firmicutes aumentaram, enquanto Proteobacteria e Verrucomicrobia diminuíram com o aumento da concentração de CNTs. Os resultados da comparação de índices de diversidade e filótipos em nível de espécie (OTUs) entre as amostras mostraram que não houve efeito significativo na diversidade bacteriana.

Abstract

Multi-walled carbon nanotubes (CNTs) can affect plant phenotype and the composition of soil microbiota. Tomato plants grown in soil supplemented with CNTs produce two times more flowers and fruit compared to plants grown in control soil. The effect of carbon nanotubes on microbial community of CNT-treated soil is determined by denaturing gradient gel electrophoresis and pyrosequencing analysis. Phylogenetic analysis indicates that Proteobacteria and Bacteroidetes are the most dominant groups in the microbial community of soil. The relative abundances of Bacteroidetes and Firmicutes are found to increase, whereas Proteobacteria and Verrucomicorbia decrease with increasing concentration of CNTs. The results of comparing diversity indices and species level phylotypes (OTUs) between samples showed that there is not a significant affect on bacterial diversity.