本文關(guān)鍵詞：基于擬南芥同源重組與轉(zhuǎn)錄基因沉默實(shí)驗(yàn)體系的金屬（氧化物）納米材料遺傳毒理學(xué)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：納米材料一般是指結(jié)構(gòu)單元尺寸在一至上百納米間的顆粒,因?yàn)槌叽缥⑿?具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì),被廣泛應(yīng)用于紡織化工、機(jī)械電子、生物醫(yī)藥,催化和材料科學(xué)、環(huán)境分析等領(lǐng)域。納米材料的廣泛應(yīng)用直接導(dǎo)致了其不可避免地會被釋放到環(huán)境中,從而可能對整個生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境產(chǎn)生不可預(yù)知的影響。而植物作為生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,納米材料對其影響是不可忽略的。目前有關(guān)納米材料對于植物影響的研究工作相對較少,尤其是在遺傳毒學(xué)機(jī)制層面的研究,目前尤為缺乏。本論文的研究工作中,通過電鏡表征所選用的三種納米材料,將擬南芥分別暴露于含有金屬(氧化物)納米材料的培養(yǎng)體系中(所選納米材料分別為氧化鋅、銀、二氧化鈦),檢測其對相關(guān)發(fā)育指標(biāo)的影響。并進(jìn)一步以DNA損傷修復(fù)之同源重組頻率和表觀轉(zhuǎn)錄沉默基因(TGS)的激活作為遺傳學(xué)終點(diǎn),檢測不同種類不同粒徑的金屬(氧化物)納米材料對擬南芥基因組穩(wěn)定性的影響。同時還探究了納米材料誘導(dǎo)擬南芥基因組不穩(wěn)定性的相關(guān)機(jī)制。本論文有如下研究結(jié)果：1.粒徑不同、種類不同的金屬(氧化物)納米材料,經(jīng)由透射電鏡表征,可見形態(tài)各異,粒徑為20 nm的納米氧化鋅呈近球形,粒徑為90-200 nm的納米氧化鋅材料,呈不規(guī)則棒狀形態(tài),疊加分布；粒徑為10 nm的納米銀材料,近球形,有團(tuán)聚現(xiàn)象,粒徑為60 nm的納米銀材料為外形較大小為規(guī)整的近球形；粒徑為21 nm的納米二氧化鈦材料,大部分接近圓型,容易發(fā)生團(tuán)聚,粒徑為小于100 nm的納米二氧化鈦材料,大部分為近球形或者橢圓形；2.以同源重組頻率為生物學(xué)檢測終點(diǎn),發(fā)現(xiàn)三種納米材料均不同程度的引起擬南芥同源重組頻率的增加；以同源重組相關(guān)基因AtRAD54基因以及AtRAD51, AtXRCC3, AtDMCl的表達(dá)水平為檢測終點(diǎn),共同證明了同源重組修復(fù)機(jī)制的啟動,研究結(jié)果表明,選取的三種納米金屬(氧化物)材料(氧化鋅、銀、二氧化鈦)均可以在一定濃度條件下在DNA水平上誘導(dǎo)了基因組不穩(wěn)定性；以轉(zhuǎn)錄沉默基因的激活為檢測終點(diǎn),結(jié)果發(fā)現(xiàn)三種納米材料不同粒徑在一定濃度處理?xiàng)l件下能夠激活受轉(zhuǎn)錄基因沉默機(jī)制調(diào)控的TGS-GUS基因、TSI以及180bp等相關(guān)基因的表達(dá),結(jié)果表明納米材料能夠在表觀調(diào)控水平誘導(dǎo)基因組不穩(wěn)定性。亞硫酸鹽修飾檢測了TGS-GUS位點(diǎn)的甲基化情況,發(fā)現(xiàn)不同納米材料誘導(dǎo)的甲基化變化情況不同；3.進(jìn)一步探討在納米材料誘導(dǎo)擬南芥基因組不穩(wěn)定性的相關(guān)機(jī)制,經(jīng)過ICP-MS分析,在僅有根部暴露在不同的納米材料中,擬南芥地上部分相應(yīng)元素的含量呈現(xiàn)出不同的改變,其中鋅元素大量上升,銀元素和鈦元素在地上部分含量幾乎不變。推測納米材料可能引起植物的類系統(tǒng)性反應(yīng),水楊酸信號通路在植物類系統(tǒng)性反應(yīng)中起主要作用。以水楊酸突變體為實(shí)驗(yàn)材料,證明在水楊酸途徑受阻的情況下,納米材料造成的基因毒性影響降低。以水楊酸途徑相關(guān)基因的表達(dá)水平為檢測終點(diǎn),結(jié)果表明水楊酸途徑的相關(guān)基因表達(dá)水平均有變化。DMSO清除了ROS以后,納米材料造成的基因毒性影響降低。測得納米材料會引起擬南芥ROS水平上升。
【關(guān)鍵詞】：納米材料 擬南芥 同源重組 基因組不穩(wěn)定性 轉(zhuǎn)錄基因沉默
【學(xué)位授予單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X171.5;Q943.2
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-11
• 第一章 引言11-21
• 1.1 納米材料的安全性研究11-12
• 1.1.1 納米材料的應(yīng)用11
• 1.1.2 納米材料的毒理學(xué)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2 納米氧化鋅的生物學(xué)效應(yīng)12-14
• 1.2.1 納米氧化鋅材料簡介13
• 1.2.2 納米氧化鋅的毒理學(xué)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 納米銀的生物學(xué)效應(yīng)14-15
• 1.3.1 納米銀材料簡介14
• 1.3.2 納米銀的毒理學(xué)研究研究進(jìn)展14-15
• 1.4 納米二氧化鈦的生物學(xué)效應(yīng)15-16
• 1.4.1 納米二氧化鈦材料簡介15
• 1.4.2 納米二氧化鈦的毒理學(xué)研究進(jìn)展15-16
• 1.5 模式植物擬南芥16-19
• 1.5.1 野生型擬南芥N109216
• 1.5.2 轉(zhuǎn)基因擬南芥R3L6616-17
• 1.5.3 轉(zhuǎn)基因擬南芥15-617-18
• 1.5.4 轉(zhuǎn)基因擬南芥L518-19
• 1.6 本論文的研究目的和主要內(nèi)容19-21
• 1.6.1 研究目的19
• 1.6.2 研究內(nèi)容19-21
• 第二章 金屬(氧化物)納米材料的表征21-26
• 2.1 研究背景21-22
• 2.2 實(shí)驗(yàn)材料和方法22-23
• 2.2.1 金屬(氧化物)納米材料22-23
• 2.2.2 金屬(氧化物)納米材料的表征23
• 2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析23-25
• 2.3.1 納米氧化鋅的表征23
• 2.3.2 納米銀的表征23-24
• 2.3.3 納米二氧化鈦的表征24-25
• 2.4 討論25-26
• 第三章 金屬(氧化物)納米材料對擬南芥的遺傳毒理學(xué)研究26-53
• 3.1 研究背景26-27
• 3.2 實(shí)驗(yàn)材料和方法27-35
• 3.2.1 擬南芥材料27
• 3.2.2 擬南芥種子的消毒27-28
• 3.2.3 擬南芥生的長條件28-29
• 3.2.4 同源重組頻率的檢測29-30
• 3.2.5 AtRAD54的表達(dá)水平的檢測30-31
• 3.2.6 其他同源重組修復(fù)相關(guān)基因的檢測31-33
• 3.2.7 檢測TGS-GUS水平的表達(dá)33-34
• 3.2.8 TGS位點(diǎn)相關(guān)基因的檢測34
• 3.2.9 TGS位點(diǎn)DNA甲基化的探究34-35
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析35-50
• 3.3.1 擬南芥的同源重組頻率變化36-39
• 3.3.1.1 納米氧化鋅、納米銀和納米二氧化鈦材料實(shí)驗(yàn)濃度的界定36-37
• 3.3.1.2 經(jīng)納米材料處理后擬南芥同源重組頻率的變化37-39
• 3.3.2 擬南芥AtRAD54的表達(dá)水平變化39-40
• 3.3.3 擬南芥同源重組修復(fù)的其他相關(guān)基因的表達(dá)水平的變化40-42
• 3.3.4 擬南芥TGS-GUS表達(dá)水平的變化42-43
• 3.3.5 擬南芥TGS機(jī)制的其他相關(guān)基因表達(dá)水平的變化43-44
• 3.3.6 TGS位點(diǎn)甲基化的變化44-50
• 3.4 討論50-53
• 第四章 金屬(氧化物)納米材料的遺傳毒性相關(guān)機(jī)制探究53-68
• 4.1 研究背景53-54
• 4.2 實(shí)驗(yàn)材料和方法54-56
• 4.2.1 擬南芥材料54
• 4.2.2 擬南芥種子的消毒54
• 4.2.3 擬南芥的生長條件54
• 4.2.4 金屬(氧化物)納米材料處理后的擬南芥地上部分相關(guān)元素的含量測定54-55
• 4.2.5 水楊酸途徑突變體檢測同源重組基因和TGS機(jī)制相關(guān)基因55
• 4.2.6 qRT-PCR檢測水楊酸途徑相關(guān)基因55-56
• 4.2.7 金屬(氧化物)納米材料處理后擬南芥ROS水平的變化及其影響56
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析56-66
• 4.3.1 擬南芥地上部分相關(guān)元素的含量的變化56-58
• 4.3.2 水楊酸途徑突變體檢測同源重組基因和TGS機(jī)制相關(guān)基因58-60
• 4.3.3 擬南芥水楊酸途徑相關(guān)基因的表達(dá)60-62
• 4.3.4 擬南芥地上部分ROS水平變化的相關(guān)影響62-66
• 4.3.4.1 添加DMSO檢測ROS下降后AtRAD54和TGS-GUS的表達(dá)水平62-64
• 4.3.4.2 經(jīng)納米材料處理受脅迫后擬南芥ROS的水平64-66
• 4.4 討論66-68
• 第五章 總結(jié)68-70
• 參考文獻(xiàn)70-74
• 致謝74-76
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文76

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本文編號：373567