文档介绍：河南科技大学硕士学位论文
开题报告
题目:丛枝菌根真菌对植物中人工纳米颗粒吸收和迁移的影响
年级: 11 级
姓名: 王卫中
研究方向: 丛枝菌根与污染修复
指导教师: 王发园(教授)
专业: 植物营养学
研究生处制
说明
研究生在导师指导下,最迟应与第三学期内根据研究方向选定论文研究课题。
研究生通过系统地查阅国内外文献资料,在进行实地调查研究的基础上,详细认真的填写报告内容。
报告需在开题报告会议上宣读,广泛听取意见,并进行修改,经开题报告评审组同意,学院主管院长批准后方可执行。
报告一式三份,应与第三学期前周内填写完毕,分别交教研室(研究室)、学院、研究生处各一份存查,并作为检查报告执行情况的依据。
本报告存入研究生技术档案,是学位评定材料之一,要求用钢笔填写或以A4纸打印,字迹清楚,如栏内填写不下,可另加附页。
研究题目:丛枝菌根真菌对植物中人工纳米颗粒吸收和迁移的影响
课题来源:国家自然科学基金
选题依据(研究的目的意义及实用价值、国内外研究现状及发展动态分析)
选题的理论意义和实用价值
丛枝菌根真菌(arbuscular mycorhizal fungi,AM真菌)是自然界中一类能够与植物形成共生体系的真菌,也是目前已探明的与植物关系最为密切的土壤微生物之一,⑴AM真菌可与陆地上80%以上的植物形成丛枝菌根共生体。⑵AM真菌的分布式世界性的,除了大量存在于农田、森林、菜地土壤意外,还广泛存在于各种逆境环境中。⑶AM真菌在改善宿主植物的矿质营养(尤其是磷)方面有突出的作用。⑷AM真菌对于陆地生态系统意义重大,影响植物的种群丰富程度,甚至还决定着植物生物多样性以及植物生态系统的生产力。⑸AM真菌可以提高宿主植物的抗逆性等,对各种毒害物质(重金属和农药、石油、多环芳烃等有机污染物)有一定的抗性。⑹AM真菌不仅可以改善土壤结构、有利于土壤健康,而且可以应用于污染土壤生物修复。近些年,Science、Nature、PNAS等著名期刊以及SB&B、New Phytol、Mycorrhiza、Plant Soil等专业期刊都对丛枝菌根研究给予大量关注,这反映出本领域十分活跃。
人工纳米颗粒(Engineered nanoparticles,ENPs)是应用最广泛的纳米材料,随着纳米材料的广泛应用,其安全性和潜在生态风险引起国内外广泛重视。ENPs会随着纳米产品运输、储存、泄露、使用及废物处理等途径进入水体、大气和土壤等环境,并产生溶解/沉淀、分散/聚集、吸附/解析、氧化/还原、生物富集等一系列复杂的过程,对土壤产生毒性,威胁生态系统的稳定,而且可以被植物吸收,随食物链进行传递和富集,具有潜在的环境和健康风险。近几年,国内外发表了大量综述论文,就ENPs环境行为和生物效应等进行了总结和展望,但大多数研究集中在大气和水体环境,而在陆地生态系统和土壤环境中的报道较少。所以,ENPs对于植物(作物)和土壤微生物的生物效应和迁移、归趋研究值得重视,开展此领域的研究对于认识ENPs的安全性和土壤生态系统(尤其是农田)中的安全使用及残留控制有重要意义。
在已有的研究结论中,丛枝菌根可以通过多种机制增加植物对重金属、农药等污染物的耐性,而且能影响植物对污染物的吸收和转运。ENPs作为新兴的污染物,丛枝菌根对ENPs很可能也具有解毒效应,提高植物对ENPs的耐性,并影响ENPs在植物中的吸收和转运。弄清楚丛枝菌根对ENPs的吸收及迁移规律,对于未来可能发生的ENPs大面积污染现象,将起到预防作用,因此该研究具有很大的理论意义和实践应用价值。
国内外研究动向及进展
近年来ENPs的安全性研究主要涉及人体及模式生物的毒理学研究,以及水生环境中的微生物、藻类等,不少综述论文也已经大量关注。这里重点关注ENPs对植物和土壤微生物的效应。
ENPs的生物效应
研究证明了绝大多数ENPs对植物的抑制作用,其毒性与ENPs种类及性质、暴露时间、植物种类等因素有关。碳纳米管可以进入植物细胞,在高剂量时引起植物毒性。单壁碳纳米管对某些植物根系伸长有抑制作用,并与其表面特征有关,而不同植物的耐性也存在巨大差异。纳米氧化锌使黑麦草根尖缩窄、表皮和皮层细胞空泡化甚至崩解。与Ag粉和Cu粉等非纳米颗粒相比,纳米Ag和Cu引起的植物毒性更显著,量子点经光照、氧化或者与生物体接触后释放其中的Cd、Zn等重金属元素引起生物毒性效应。
绝大多数研究证实了ENPs(尤其是汗金属ENPs)对微生物的抑制作用。多壁碳纳米管
和纳米Ag具有强烈的抗菌活性,富勒烯nC60可以改变微生物的膜质组成、相变温度和膜流动性,添加TiO2和ZnO均降低了土壤呼吸(SIR)和土壤微生物总DNA,改变了微生物群落结构(T-RFLP),且ZnO毒性要