【摘要】：納米技術(shù)被廣泛運用于工業(yè)、藥品、能源、農(nóng)業(yè)和能源等領(lǐng)域。納米金屬氧化物顆粒具有獨特的催化、電、光和磁等特性,有著巨大的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景。如納米二氧化鈰(CeO_2 Nanoparticles,CeO_2 NPs)被廣泛應(yīng)用于催化、燃料電池、微電子、玻璃、陶瓷以及柴油添加劑等。納米顆粒(Nanoparticles,NPs)能通過各種途徑進入大氣、水生和陸生環(huán)境。NPs在環(huán)境中的潛在危害和生態(tài)毒性越來越受到重視。NPs對植物的影響應(yīng)受到特別關(guān)注:一方面植物與土壤、水和大氣等環(huán)境要素緊密作用;另一方面植物是生態(tài)系統(tǒng)重要組成部分,也是毒性物質(zhì)生物蓄積的起點。NPs通過食物鏈逐級向營養(yǎng)高位富集,可能對食物鏈中高級生物的產(chǎn)生毒性效應(yīng)。研究NPs對植物的毒害效應(yīng)、吸收積累以及轉(zhuǎn)運對評價NPs環(huán)境安全風(fēng)險有著重要意義。本課題以擬南芥為受試植物,在瓊脂培養(yǎng)基中添加不同濃度(100 mg/L、200 mg/L、500 mg/L、1000 mg/L、2000 mg/L 和 3000 mg/L)的微米二氧化鈰(CeO_2 Bulk)和CeO_2 NPs以及CeO_2 NPs釋放的Ce離子,研究CeO_2 NPs和CeO_2 Bulk對擬南芥的毒性效應(yīng),并且區(qū)分CeO_2NPs、NPs釋放Ce離子對植物的毒害差異;利用TEM、ICP-MS等技術(shù)手段研究擬南芥對CeO_2NPs、CeO_2 Bulk的吸收積累特性差異;通過測定植物體內(nèi)丙二醛(Malonaldehyde,MDA)、過氧化氫(Hydrogen peroxide,H_2O_2)、葉綠素含量以及葉綠素?zé)晒獾戎参锷砩笜?探究CeO_2 NPs對擬南芥的毒性機制。透射電鏡(Transmission electron microscope,TEM)可以觀察到 2000 mg/L 的 CeO_2 NPs在超純水(18 MΩ.cm)中有團聚現(xiàn)象,團聚體平均粒徑為0.447 μm,而CeO_2 Bulk平均粒徑為75.89 μm。與CeO_2 NPs在超純水中沉降性能相比,其在1/2 MS培養(yǎng)液中沉降性能增強。利用超速離心和超濾管法測定CeO_2 NPs、CeO_2 Bulk在超純水中釋放的Ce離子,發(fā)現(xiàn)超濾管離心法測得的溶解濃度低于超速離心法。此外,相比于CeO_2 Bulk,CeO_2 NPs在超純水中能釋放出更多的鈰離子。從擬南芥生長狀況、生物量和根長數(shù)據(jù)來看,發(fā)現(xiàn)在200-500 mg/L CeO_2 NPs處理下,擬南芥根長和生物量與對照相比,均有所增加,CeO_2NPs呈現(xiàn)出促進生長的效應(yīng),。隨著培養(yǎng)基中CeO_2 NPs濃度增加至2000 mg/L和3000 mg/L時,CeO_2 NPs顯著抑制擬南芥生長;200-500 mg/L CeO_2 Bulk處理下,擬南芥生物量有所增加,而無1000-3000mg/LCeO_2Bulk對擬南芥無明顯影響。CeO_2NPs釋放的Ce離子處理下,擬南芥生長良好,無毒害現(xiàn)象,確定引起植物毒性作用的是CeO_2NPs本身,與CeO_2 NPs釋放的Ce離子無關(guān)。利用電感耦合等離子體質(zhì)譜(Inductively coupled plasma mass spectrometry,ICP-MS)、TEM方法證實CeO_2 NPs、CeO_2 Bulk都能被擬南芥吸收積累,并從根部運輸?shù)降厣喜糠�。CeO_2 NPs的吸收積累量大于CeO_2 Bulk。Ce離子處理下擬南芥對Ce吸收量很少。通過TEM發(fā)現(xiàn)CeO_2 NPs處理下,擬南芥葉片中有大量沉積物存在,主要積累在細胞間隙,細胞壁附近。CeO_2 NPs能通過細胞壁進入細胞內(nèi),包圍破壞并分解葉綠體,造成細胞損傷;而CeO_2 Bulk處理下,少量沉積物積累在葉片細胞中,對細胞并無明顯傷害。2000 mg/L和3000 mg/L CeO_2 NPs處理下,擬南芥膜葉片脂過氧化程度嚴重,表現(xiàn)為MDA、H_2O_2含量急劇增加,并且擬南芥葉片中葉綠素含量急劇降低,植物受脅迫,PSⅡ?qū)嶋H光合效率降低,影響植物光合作用效率。而CeO_2 Bulk曝露對植物生長無影響。
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【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】：X171.5

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本文編號：2468932