本文選題：磁性四氧化三鐵納米顆粒 + 生理毒性�。� 參考：《中國農(nóng)業(yè)大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：未來幾年中,人工納米材料預(yù)期將會被大規(guī)模生產(chǎn)并廣泛投入應(yīng)用,因此在其生產(chǎn)、使用和處理過程中不可避免會被釋放到環(huán)境中并與植物相互作用。本篇論文旨在研究磁性四氧化三鐵納米顆粒(Fe_3O_4nanoparticles,nano-Fe_3O_4)對黃瓜和小麥的生理學(xué)效應(yīng)。本研究以維生素C或乙二醇為還原劑,分別制備獲得粒徑為6 nm、50 nm和100 nm的nano-Fe304。我們對獲得的nano-Fe_3O_4產(chǎn)物使用以下方法進(jìn)行表征:透射電子顯微鏡(Transmission electron microscopy,TEM)、掃描電子顯微鏡(Scanning electron microscopy,SEM)、X 射線粉末衍射(X-ray powder diffraction,XRD)、熱重分析(Thermogravimetric analysis,TGA)、振動樣品磁強(qiáng)計(Vibrating sample magnetometer,VSM)以及傅里葉變換紅外光譜(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)。50 mg/L的nano-Fe_3O_4產(chǎn)物以及bulk-Fe_3O_4的平均粒徑、粒徑分布以及Zeta電位由動態(tài)光散射(Dynamic light scattering,DLS)測定。合成并表征材料后,本論文重點(diǎn)開展了以下兩個方面的工作:1.Nano-Fe_3O_4(6 nm,50 nm,100 nm)和 bulk-Fe_3O_4 對黃瓜(Cucumis sativus L)和小麥(Triticum aestivum L)植株在水培條件下的毒性效應(yīng)依據(jù)以下指標(biāo)進(jìn)行評價:生長參數(shù)、生物量、TEM切片、抗氧化酶活性以及丙二醛含量。結(jié)果顯示在不同粒徑的nano-Fe304中,僅有小粒徑(6 nm)的nano-Fe304會對黃瓜和小麥的鮮重和干重生物量產(chǎn)生顯著的抑制效應(yīng)。Nano-Fe_3O_4和bulk-Fe_3O_4處理黃瓜和小麥21天后均會造成更強(qiáng)的氧化損傷。最低濃度50 mg/L nano-Fe304(6 nm)處理黃瓜21天后,植株生物量及酶活與對照組相比均顯著降低。然而,高濃度2000 mg/L nano-Fe_3O_4(6 nm)組的生物量和酶活(SOD和POD)均比對照組有顯著升高。不同粒徑nano-Fe304和bulk-Fe304對植物的毒性可能依賴于其化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)特性、粒徑、處理濃度、時間以及植物種類。2.為研究nano-Fe_3O_4和bulk-Fe_3O_4對重金屬毒性效應(yīng)的影響,本論文進(jìn)行了兩項黃瓜和小麥的萌發(fā)實驗。我們首先評估了在黃瓜和小麥萌發(fā)期nano-Fe_3O_4(6 nm,50 nm,100 nm)和bulk-Fe304對Cd毒性的影響。實驗處理包括四種濃度(0,50,500,and 2000 mg/L)的nano-Fe_3O_4和bulk-Fe_3O_4與25mg/l的Cd。結(jié)果顯示,僅有nano-Fe_3O_4(6nm)顯著降低了黃瓜和小麥對Cd的蓄積、Cd導(dǎo)致種子萌發(fā)的抑制效應(yīng)以及幼苗中的氧化損傷。接下來為了研究nano-Fe304(6 nm)是否可以減少其他重金屬的毒性,我們考察了其對四種重金屬(Pb,Zn,Cd和Cu)造成黃瓜和小麥幼苗毒性效應(yīng)的緩解作用。實驗處理包括2000 mg/L的nano-Fe_3O_4(6 nm),1 mM和10 mM的重金屬。結(jié)果顯示,nano-Fe_3O_4未能改變高濃度(10 mM)重金屬對黃瓜和小麥幼苗的毒性,然而可以顯著降低低濃度(1 mM)重金屬對黃瓜和小麥幼苗造成的生長抑制效應(yīng),并激活保護(hù)機(jī)制緩解了重金屬造成的氧化損傷。Nano-Fe_3O_4(6 nm)對重金屬造成氧化損傷的緩解作用與其對重金屬的吸附能力有關(guān),同時也與其可以提高抗氧化酶的活性有關(guān)。我們的結(jié)果可能暗示磁性納米顆粒存在一個尺寸和物種依賴性的保護(hù)效應(yīng),與重金屬對幼苗的毒性起到拮抗作用。
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【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X171.5;S642.2;S512.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1735109