本文選題：擬南芥　切入點(diǎn)：氧化石墨烯　出處：《南京農(nóng)業(yè)大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：納米技術(shù)包括制造和使用不同的工程納米材料,如金屬納米材料,量子點(diǎn),和碳納米材料等。隨著納米材料在工業(yè)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的大規(guī)模生產(chǎn)和使用,使得人們更加關(guān)心其對健康和環(huán)境的影響。氧化石墨烯(graphene oxide,GO)是石墨烯家族中重要的一員,由于其獨(dú)特的性能和2維結(jié)構(gòu),在工業(yè)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛質(zhì)。體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都表明GO對生物有害。隨著納米材料的不斷生產(chǎn)和應(yīng)用,植物可能從環(huán)境中吸收工程納米材料,進(jìn)一步通過導(dǎo)管運(yùn)輸?shù)礁鱾�組織中。同時,一系列證據(jù)表明,長時間或高濃度的GO暴露能夠?qū)ι矬w產(chǎn)生不利的影響,導(dǎo)致GO在細(xì)胞或生物體中沉淀。相對而言,對于環(huán)境相關(guān)劑量GO的生物學(xué)效應(yīng)所知甚少。因此,本論文致力于利用擬南芥植物為載體研究體系,分析環(huán)境相關(guān)劑量GO對于植物發(fā)育及生理的影響�？紤]到工程納米材料釋放到環(huán)境中的濃度范圍在ng/L或mg/L,選擇GO暴露濃度為ug/L來評價GO的生物學(xué)效應(yīng)。首先分析了在正常生理?xiàng)l件下環(huán)境相關(guān)劑量GO對擬南芥植物的影響。在正常生理?xiàng)l件下,經(jīng)10-1000 ug/L GO處理后,對擬南芥種子萌發(fā)和發(fā)育沒有影響,對子葉和根的生長沒有明顯的作用,擬南芥的開花進(jìn)程沒有改變,發(fā)育過程也沒有受到影響。擬南芥中各種抗氧化酶如SOD和CAT活性沒有改變,MDA含量沒有明顯變化。經(jīng)分析濃度的GO暴露后,擬南芥仍然能夠維持正常的生理狀態(tài)。同時,分析了與發(fā)育相關(guān)的基因的表達(dá)模式,發(fā)現(xiàn)擬南芥中與種子萌發(fā)、光形態(tài)建成、根發(fā)育、營養(yǎng)生長到生殖生長轉(zhuǎn)遷相關(guān)基因的表達(dá)模式都沒有明顯的變化。也就是說,經(jīng)分析濃度GO暴露后擬南芥的發(fā)育沒有發(fā)生潛在變化。電鏡分析GO在擬南芥細(xì)胞中的轉(zhuǎn)運(yùn),在葉肉細(xì)胞和篩管組織中沒有發(fā)現(xiàn)GO聚集,在莖薄壁細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中、根的篩管組織中只發(fā)現(xiàn)少量的GO。但在根毛和根的薄壁組織的細(xì)胞質(zhì)中發(fā)現(xiàn)大量的GO聚集。這一結(jié)果說明,GO很容易被擬南芥根毛吸收,沉積在根的薄壁細(xì)胞中,但是很難從根轉(zhuǎn)移到莖和葉中。其次,分析了脅迫生理?xiàng)l件下環(huán)境相關(guān)劑量GO對擬南芥植物的影響。本實(shí)驗(yàn)選用了兩種廣泛研究并經(jīng)常發(fā)生的脅迫(干旱脅迫和鹽脅迫)來研究和GO共同暴露的影響。PEG6000的濃度選擇20%,NaCl的濃度選擇200 mmol/L。選擇PEG6000(20%)和NaCl(200 mmol/L)是因?yàn)?這些濃度對擬南芥能夠產(chǎn)生適度不利的影響,這有助于我們觀察GO和PEG6000或NaCl共同處理產(chǎn)生的可能更加嚴(yán)重的不利影響。與正常生理?xiàng)l件不同的是,在脅迫條件下GO能夠誘導(dǎo)擬南芥產(chǎn)生更加嚴(yán)重的不利影響。在本研究實(shí)驗(yàn)條件下,PEG6000(20%)或 NaCl(200 mmol/L)和 1000 μg/L GO 共同處理比PEG6000(20%)或NaCl(200 mmol/L)單獨(dú)處理對擬南芥幼苗的形態(tài)、鮮重、根長、根冠比產(chǎn)生更加嚴(yán)重的不利影響,導(dǎo)致H202含量和產(chǎn)生的ROS水平增加更加嚴(yán)重,導(dǎo)致更加嚴(yán)重的SOD含量和CAT含量下降。同時發(fā)現(xiàn)與發(fā)育相關(guān)的分子基礎(chǔ)被改變了,PEG6000(20%)或 NaCl(200 mmol/L)和 1000 μg/L GO 共同處理后,與PEG6000(20%)或NaCl(200 mmol/L)單獨(dú)處理相比,與根發(fā)育相關(guān)基因、與非生物脅迫相關(guān)基因的表達(dá)模式都發(fā)生嚴(yán)重的變化。細(xì)胞水平分析發(fā)現(xiàn),與GO單獨(dú)處理相比,PEG6000(20%)或 NaCl(200 mmol/L)和 1000 μg/L GO 共同處理擬南芥后,GO更加嚴(yán)重分布積累在擬南芥的根、葉和氣孔中。我們因此提出,在脅迫條件下,G0能夠誘導(dǎo)氧化應(yīng)激和膜離子滲漏,從而導(dǎo)致GO被從根運(yùn)輸?shù)饺~中。我們的結(jié)果將有助于理解在不同環(huán)境條件下G0的毒性及轉(zhuǎn)運(yùn)。
[Abstract]:Nanotechnology including manufacturing and engineering use of different nano materials, such as metal nanoparticles, quantum dots, and carbon nano materials with nano materials in industrial and medical fields of mass production and use, make people more concerned about its impact on health and the environment. Shi Moxi (graphene oxide, GO oxidation) is one of the most important family member of graphene, due to its unique properties and 2 dimensional structure, has great application potential in industrial and medical fields. In vivo and in vitro data indicate that GO is harmful to organism. With the continuous production and application of nano materials, nano materials engineering plant may be absorbed from the environment, further through the catheter to transport all tissues. At the same time, a series of evidence, can have an adverse effect on the organisms long time or high concentrations of GO exposure, resulting in GO precipitation in cells or organisms. For the The biological effects of environmental dose of GO are poorly understood. Therefore, this thesis aims at using Arabidopsis thaliana plants as carrier research system, analysis of the impact of environmental dose GO for the development and physiology of plants. Considering the release of engineered nanomaterials to a range of concentrations in the environment of ng/ L or mg/L GO, the biological effects of exposure to ug/L to evaluate the concentration of GO. The first analyzes the impact of environment related dose of GO of Arabidopsis plants under normal physiological conditions. Under normal physiological conditions, by 10-1000 ug/L after GO treatment on Seed Germination of Arabidopsis development and has no impact on the growth of Ye Hegen, there was no significant effect of Arabidopsis flowering process, has not changed, too no developmental process is influenced by various antioxidant enzymes in Arabidopsis. Such as SOD and CAT activity did not change, the content of MDA did not change significantly. By analyzing the concentration of GO after exposure, Arabidopsis Still can maintain the normal physiological state. At the same time, analysis of the expression pattern and development related gene, found in Arabidopsis and photomorphogenesis, seed germination, root development, expression pattern of vegetative growth to reproductive growth transition related genes have no obvious change. That is to say, through the analysis of the concentration of GO after exposure of Arabidopsis thaliana the development of potential changes. Electron microscopy analysis of GO transporter in Arabidopsis cells, no accumulation of GO found in the mesophyll cells and tissues in the screen, thin stem cell cytoplasm, the root of the sieve tissue showed that only a small amount of GO. but in the parenchyma of the root hair and root in the cytoplasm of the GO found that a large number of aggregation this result suggests that GO is easy to be absorbed in the deposition of Arabidopsis root hairs, parenchyma cells of root, but it is difficult to transfer from root to stem and leaf. Secondly, analyzes the stress under physiological conditions of environment related agent Effect of GO on Arabidopsis plants. This study selected two widely studied and frequently occurring stress (drought stress and salt stress) to study the effect of the concentration of.PEG6000 and GO CO exposure to 20% NaCl, the concentration of 200 mmol/L. PEG6000 (20%) and NaCl (200 mmol/L) is because the concentration of can produce the effect of moderate adverse to Arabidopsis, which helps us to observe GO and PEG6000 or NaCl common adverse effects from the treatment may be more severe. Unlike the normal physiological conditions, under stress conditions can be induced by GO in Arabidopsis thaliana. The more serious adverse effects in the experimental conditions, PEG6000 (20%) or NaCl (200 mmol/L) and 1000 g/L GO treatment than PEG6000 (20%) or NaCl (200 mmol/L) alone treatment on Arabidopsis seedling morphology, fresh weight, root length, root and shoot more serious adverse effects than, guide Due to the content of H202 and the levels of ROS produced more serious, leading to decreased SOD content and CAT content is more serious. At the same time that the molecular basis and development related changes, PEG6000 (20%) or NaCl (200 mmol/L) and 1000 g/L GO treated with PEG6000 (20%) or NaCl (200 mmol/L compared with the single treatment), gene expression pattern and root development, abiotic stress related genes have undergone serious changes. Cell level analysis showed that treatment with GO alone compared to PEG6000 (20%) or NaCl (200 mmol/L) and 1000 g/L GO treatment of Arabidopsis, GO accumulation in the distribution of more serious Arabidopsis root, leaf and stomata. We therefore propose, in stress conditions, G0 can induce oxidative stress and membrane ion leakage, resulting in GO from the root to leaf transport. Our results will be helpful to understand the different environmental conditions and the toxicity of G0 Transport.

【學(xué)位授予單位】：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ127.11;X171.5

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