氧化鐵納米顆粒影響綠豆生長作用研究.pdf

1、當(dāng)前,納米科學(xué)技術(shù)己進入飛速發(fā)展的時期。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,對納米材料的生物效應(yīng)研究才剛剛起步,遠沒有完整的認識,特別是納米材料在自然界中的作用還等待我們?nèi)ソ沂尽Ｓ捎诩{米材料的生物效應(yīng)沒有研究清楚,過去對納米材料的生物效應(yīng)研究也基本限于動物體,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,提出對其影響植物生

2、長的土壤微生物群落、以及相關(guān)植物生長的研究思路,以期揭示氧化鐵納米顆粒在自然界中對有關(guān)植物的可能作用。
　　 本文將從土壤微生物、綠豆種子細胞、綠豆生長與氧化鐵納米材顆粒的相互作用等方面對納米材料的生物效應(yīng)進行研究。其主要內(nèi)容分為以下幾個部分:
　　 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)、動態(tài)激光散射儀(DLS)和光子相關(guān)譜(PCS

3、)等分析手段對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)半徑等進行了定性和定量表征;同時還采用臨床用西門子1.5T磁共振儀對納米γ-Fe2O3的均勻性和穩(wěn)定性進行監(jiān)測,在九個月中六次測定的弛豫率值基本保持不變,從多方面證實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的土壤共培養(yǎng)后,采用PCR-DGGE(聚合酶鏈式反應(yīng)-變性梯度凝膠電泳)和qPCR(實時定量基因擴增熒光檢測

4、)等分子生物學(xué)技術(shù)手段,檢測了土壤中細菌群落多樣性和群落大小變化的情況。實驗發(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,能夠促進氮、硫和磷等元素的循環(huán),加強有機殘留物的分解能力,這些能力在植物生長中具有重要的作用,因此會對植物生長產(chǎn)生有益的影響。
　　 3.將氧化鐵納米顆粒與綠豆種子細胞共培養(yǎng),研究了氧化鐵納米顆粒對綠豆愈傷組織、懸浮細胞生長、細胞生物量、細胞酶活等的影響。實驗發(fā)現(xiàn),氧化鐵納米顆粒的加入,顯著的

5、促進了早期綠豆細胞生長的啟動。其主要原因可能是納米材料直接或間接地作用于綠豆細胞生物膜和生物大分子,改變了它們的透性和極性,從而改變了綠豆細胞內(nèi)物質(zhì)的跨膜運輸和生物大分子的功能,促進代謝和細胞生長。同時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,促進了生物酶的合成,表現(xiàn)出對細胞的生長有一定促進作用。
　　 4.將氧化鐵納米顆粒作為營養(yǎng)物質(zhì),添加到綠豆生長的過程中。經(jīng)過一段時間后

6、,采用透射電鏡(TEM)對綠豆根細胞進行表征,發(fā)現(xiàn)氧化鐵納米顆粒不僅吸附在綠豆根細胞表面,而且可以進入綠豆根細胞;同時,還研究了氧化鐵納米顆粒對綠豆根系活力、長度、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,對綠豆根系活力影響越大,能夠促進根系生長。同時,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