氧化鐵納米顆粒影響綠豆生長(zhǎng)作用研究.pdf

1、當(dāng)前,納米科學(xué)技術(shù)己進(jìn)入飛速發(fā)展的時(shí)期。人們已經(jīng)可以合成出各種復(fù)雜形貌的納米顆粒,應(yīng)用納米材料或納米技術(shù)的產(chǎn)品已經(jīng)有了上千種。不過,對(duì)納米材料的生物效應(yīng)研究才剛剛起步,遠(yuǎn)沒有完整的認(rèn)識(shí),特別是納米材料在自然界中的作用還等待我們?nèi)ソ沂?。由于納米材料的生物效應(yīng)沒有研究清楚,過去對(duì)納米材料的生物效應(yīng)研究也基本限于動(dòng)物體,缺少納米材料影響植物和微生物的研究。在這樣的情況下,我們以氧化鐵納米顆粒為基礎(chǔ),在研究其批量制備的基礎(chǔ)上,提出對(duì)其影響植物生

2、長(zhǎng)的土壤微生物群落、以及相關(guān)植物生長(zhǎng)的研究思路,以期揭示氧化鐵納米顆粒在自然界中對(duì)有關(guān)植物的可能作用。
　　 本文將從土壤微生物、綠豆種子細(xì)胞、綠豆生長(zhǎng)與氧化鐵納米材顆粒的相互作用等方面對(duì)納米材料的生物效應(yīng)進(jìn)行研究。其主要內(nèi)容分為以下幾個(gè)部分:
　　 1.通過共沉淀法制備了形態(tài)和尺寸均一穩(wěn)定的氧化鐵納米顆粒,并通過透射電鏡(TEM)、X-射線衍射(XRD)、能譜分析(EDS)、動(dòng)態(tài)激光散射儀(DLS)和光子相關(guān)譜(PCS

3、)等分析手段對(duì)氧化鐵納米顆粒的表面形貌、結(jié)構(gòu)、DMSA表面修飾情況、流體力學(xué)半徑等進(jìn)行了定性和定量表征;同時(shí)還采用臨床用西門子1.5T磁共振儀對(duì)納米γ-Fe2O3的均勻性和穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測(cè),在九個(gè)月中六次測(cè)定的弛豫率值基本保持不變,從多方面證實(shí)合成的氧化鐵納米顆粒是形態(tài)和尺寸均一穩(wěn)定的。
　　 2.將氧化鐵納米顆粒與植物生長(zhǎng)的土壤共培養(yǎng)后,采用PCR-DGGE(聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)-變性梯度凝膠電泳)和qPCR(實(shí)時(shí)定量基因擴(kuò)增熒光檢測(cè)

4、)等分子生物學(xué)技術(shù)手段,檢測(cè)了土壤中細(xì)菌群落多樣性和群落大小變化的情況。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),納米氧化鐵能夠影響微生物群落,有有益于土壤微生物的富集,能夠促進(jìn)氮、硫和磷等元素的循環(huán),加強(qiáng)有機(jī)殘留物的分解能力,這些能力在植物生長(zhǎng)中具有重要的作用,因此會(huì)對(duì)植物生長(zhǎng)產(chǎn)生有益的影響。
　　 3.將氧化鐵納米顆粒與綠豆種子細(xì)胞共培養(yǎng),研究了氧化鐵納米顆粒對(duì)綠豆愈傷組織、懸浮細(xì)胞生長(zhǎng)、細(xì)胞生物量、細(xì)胞酶活等的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),氧化鐵納米顆粒的加入,顯著的

5、促進(jìn)了早期綠豆細(xì)胞生長(zhǎng)的啟動(dòng)。其主要原因可能是納米材料直接或間接地作用于綠豆細(xì)胞生物膜和生物大分子,改變了它們的透性和極性,從而改變了綠豆細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸和生物大分子的功能,促進(jìn)代謝和細(xì)胞生長(zhǎng)。同時(shí)鐵元素又是合成很多生物酶的重要元素,而氧化鐵納米材料可以釋放鐵元素,因此,氧化鐵納米材料的加入,促進(jìn)了生物酶的合成,表現(xiàn)出對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)有一定促進(jìn)作用。
　　 4.將氧化鐵納米顆粒作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),添加到綠豆生長(zhǎng)的過程中。經(jīng)過一段時(shí)間后

6、,采用透射電鏡(TEM)對(duì)綠豆根細(xì)胞進(jìn)行表征,發(fā)現(xiàn)氧化鐵納米顆粒不僅吸附在綠豆根細(xì)胞表面,而且可以進(jìn)入綠豆根細(xì)胞;同時(shí),還研究了氧化鐵納米顆粒對(duì)綠豆根系活力、長(zhǎng)度、酶活、葉綠素含量等生理參數(shù)的影響。
　　 結(jié)果表明:納米氧化鐵濃度越小,對(duì)綠豆根系活力影響越大,能夠促進(jìn)根系生長(zhǎng)。同時(shí),丙二醛(MDA)含量隨濃度增大而降低;可溶性蛋白質(zhì)含量隨濃度增大而增大;超氧化物歧化酶(SOD)活性減小;過氧化物酶(POD)過氧化氫酶(CAT)活