納米二氧化鈦對水稻的毒性及代謝影響初探.pdf

1、納米二氧化鈦(nano-TiO2)是目前使用最為廣泛的納米材料之一，在生產(chǎn)、運(yùn)輸、使用及處理過程中不可避免地進(jìn)入土壤，對作物產(chǎn)量與品質(zhì)產(chǎn)生影響。本文通過將水稻暴露于0，100,250和500mg/L的nano-TiO2培養(yǎng)液中培養(yǎng)14天，研究nano-TiO2對水稻的毒性效應(yīng)，并利用GC-MS代謝組學(xué)手段探討其對水稻代謝產(chǎn)物及代謝通路的影響，論文取得了以下主要結(jié)果:
　　(1)Nano-TiO2被水稻根系吸收，在水稻體內(nèi)引起氧化應(yīng)

2、激反應(yīng)，阻礙水稻根系鐵膜的形成，影響水稻吸收Fe、Mn、Zn等金屬元素，抑制水稻生長。在nano-TiO2的暴露培養(yǎng)條件下，水稻生物量降低，且根部所受抑制強(qiáng)于葉片。除過氧化物酶POD以外，抗氧化防御體系酶活性與磷酸化組蛋白、ROS等指標(biāo)在100mg/L暴露條件下升高，250及500mg/L濃度下降低。暴露組水稻根系Fe含量遠(yuǎn)低于空白組，葉片中Fe、Mn、Zn含量均較空白上升。
　　(2)Nano-TiO2使水稻部分代謝物含量發(fā)生顯

3、著變化。其中葡萄糖-6-磷酸、葡萄糖-1-磷酸和琥珀酸等代謝物含量升高較多，超過空白組300％;而麥芽糖、蔗糖、異構(gòu)蔗糖和乙醛酸等代謝物含量降低較為顯著，低于空白組80％。同時(shí)水稻代謝通路強(qiáng)度發(fā)生變化。能量代謝，包括三羧酸循環(huán)(TCA)和磷酸戊糖途徑顯著增強(qiáng);而糖類合成代謝，如淀粉蔗糖代謝和乙醛酸循環(huán)強(qiáng)度降低;部分脂肪酸、氨基酸與次級(jí)代謝產(chǎn)物等抗氧化物質(zhì)合成代謝增強(qiáng)。結(jié)果表明，在nano-TiO2暴露下水稻體內(nèi)能量代謝增強(qiáng)，糖累積降低，