Effetti fisiologici e morfologici del composto perfluoroalchilico GenX nelle piante

Per- and polyfluoroalkyl substances, PFAS, are a large family of synthetic chemicals largely used in the industry, but persistent in the environment and hazardous for the health. GenX is an ether-PFAS with short chain produced in 2010 as a “safer” substitute for PFOA (perfluorooctanoic acid), one of the most studied PFAS. The shorter chain was thought to be less persistent in the environment and less toxic, being expelled more promptly by the body. As recent concerns raised after finding GenX in the environment, studies on toxicity investigated its behaviour, but many questions remain unanswered to date. Up to now, there is a gap in knowledge especially on GenX potential bioaccumulation and effects in plants, as exposure to the chemical through the food chain is a possible reality. With this work, we wanted to investigate the potential effect of GenX on germination and plant growth, as well as some physiology-related aspects such as nutrient solution uptake and chlorophyll content in leaves. This was done by conducting three experiments with four different plant species. Cress (Lepidium sativum L.) and tomato (Lycopersicum esculentum Mill.) were employed to test germination and seedling growth in filter paper soaked in varying GenX concentrations, ranging from 0.5 mg/L to 20 mg/L. Arabidopsis thaliana was grown in a GenX-contaminated agar medium (0.5 up to 20 mg/L) to test germination and root development. Maize (Zea mays L.) seedlings were tested for possible GenX effects at 20 mg/L on growth in hydroponics. Findings showed that in cress, tomato, and Arabidopsis, germination was not significantly different between controls and treatments. Cress seedlings growth was not reduced by GenX increasing levels, even at high GenX concentrations, and with the 5 mg/L group resulting in significantly longer seedlings than control. Tomato showed a slightly decreased tolerance at increasing GenX concentration, but results were not statistically significant. Arabidopsis root length over time showed normal length in all concentrations except for 1 mg/L where roots were shorter. Significant results of possible GenX toxic effect were observed in maize, where the exposure to 20 mg/L affected significantly root biomass and architecture. In leaves, a slight but statistically significant reduced chlorophyll content resulted in treated plants, in comparison to controls.

Le sostanze per- e polifluoroalchiliche, PFAS, sono una vasta famiglia di sostanze chimiche di sintesi largamente utilizzate nell'industria, ma persistenti nell'ambiente e pericolose per la salute. GenX è un etere-PFAS a catena corta prodotto nel 2010 come sostituto “più sicuro” del PFOA (acido perfluoroottanoico), uno dei PFAS più studiati. Si pensava che la catena più corta fosse meno persistente nell'ambiente e meno tossica, essendo espulsa più rapidamente dall'organismo. Poiché recenti preoccupazioni sono sorte dopo aver trovato GenX nell'ambiente, gli studi sulla tossicità ne hanno studiato il comportamento, ma molte domande rimangono fino ad oggi senza risposta. Finora esiste una lacuna nelle conoscenze, soprattutto sul potenziale bioaccumulo e sugli effetti della GenX nelle piante, poiché l’esposizione a questo composto attraverso la catena alimentare è una realtà possibile. Con questo lavoro, abbiamo voluto studiare il potenziale effetto di GenX sulla germinazione e la crescita delle piante, nonché alcuni aspetti legati alla fisiologia come l’assorbimento della soluzione nutritiva e il contenuto di clorofilla nelle foglie. Ciò è stato fatto conducendo tre esperimenti con quattro diverse specie di piante. Il crescione (Lepidium sativum L.) e il pomodoro (Lycopersicum esculentum Mill.) sono stati impiegati per testare la germinazione e la crescita delle piantine in carta da filtro imbevuta in diverse concentrazioni di GenX, comprese tra 0,5 mg/L e 20 mg/L. Arabidopsis thaliana è stata coltivata in un terreno di agar contaminato da GenX (da 0,5 a 20 mg/L) per testare la germinazione e lo sviluppo delle radici. Le piantine di mais (Zea mays L.) sono state testate per i possibili effetti GenX a 20 mg/L sulla crescita in coltura idroponica. I risultati hanno mostrato che nel crescione, nel pomodoro e nell’Arabidopsis la germinazione non era significativamente diversa tra controlli e trattati. La crescita delle piantine di crescione non è stata ridotta dall’aumento dei livelli di GenX, anche a concentrazioni elevate di GenX, e con il gruppo 5 mg/L che ha prodotto piantine significativamente più lunghe rispetto al controllo. Il pomodoro ha mostrato una tolleranza leggermente ridotta all’aumento della concentrazione di GenX, ma i risultati non erano statisticamente significativi. La lunghezza delle radici di Arabidopsis nel tempo ha mostrato una lunghezza normale in tutte le concentrazioni tranne che per 1 mg/L dove le radici erano più corte. Risultati significativi di un possibile effetto tossico del GenX sono stati osservati nel mais, dove l'esposizione a 20 mg/l ha influenzato significativamente la biomassa e l'architettura delle radici. Nelle foglie, nelle piante trattate è risultata una riduzione lieve ma statisticamente significativa del contenuto di clorofilla, rispetto ai controlli.