氧化锌纳米颗粒与其老化产物对蒺藜苜蓿及土壤微生物群落的影响
发布时间：2021-04-10 11:15
伴随纳米技术的快速发展,纳米材料在人类生活生产各领域中的应用需求日益增长。近年来,纳米材料（大多为金属纳米材料）已经作为肥料、农药等农业制剂逐渐应用于农业生产中。然而,潜入农业生境中的纳米材料会对植物生长及其微生物群落产生何种效应,已成为纳米生态环境研究领域中的热点问题。考虑到纳米材料进入土壤中会发生团聚、老化等环境化学行为,可能会影响其原先颗粒的毒性效应。本研究拟选取原始态氧化锌纳米颗粒（pZnO NPs）及其老化产物纳米硫化锌（sZnO NPs）为供试材料,使用豆科模式植物蒺藜苜蓿作为供试植物,采用土壤暴露实验,从生理水平、亚细胞水平以及分子水平研究pZnO NPs和sZnO NPs胁迫下蒺藜苜蓿的响应过程,结合转录组学比较分析不同锌处理下蒺藜苜蓿基因转录表达谱并从中发掘差异性表达基因与相关代谢通路;此外,另通过高通量测序技术分析土壤微生物群落的响应变化趋势,从“植物-微生物”整体出发,多角度阐释pZnO NPs与其老化产物sZnO NPs对蒺藜苜蓿及土壤微生物群落的环境效应。主要研究结果如下:1. 三种锌处理高浓度暴露(500 mg·kg-1)均显著抑制蒺藜...
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
氧化锌纳米和硫化锌纳米颗粒的形态表征及元素组成
西北农林科技大学硕士学位论文203.4结果3.4.1纳米氧化锌对蒺藜苜蓿生长指标的影响由蒺藜苜蓿地上茎生长高度与生物量（干重和鲜重）得知（图3-1A、图3-1B和图3-1C），ZnSO4、pZnONPs和sZnONPs三种锌处理方式在低浓度下对蒺藜苜蓿茎叶的伸长及生物量积累没有显著效应，而高浓度暴露均显著抑制蒺藜苜蓿地上茎叶的生长及生物量积累（P<0.05）；对于根部而言，低浓度ZnSO4和pZnONPs暴露下蒺藜苜蓿根干重显著下降（P<0.05），而sZnONPs处理组无显著效应；高浓度ZnSO4、pZnONPs和sZnONPs暴露皆显著抑制蒺藜苜蓿根干重的积累（P<0.05）（图3-1D）。图3-1E显示相比于对照组，低浓度ZnSO4和pZnONPs暴露显著降低了蒺藜苜蓿根部根瘤的数量（P<0.05），而sZnONPs处理对根瘤数量无抑制效应；高浓度组所有锌处理方式均显著抑制了根瘤的数量（P<0.05）。综上而言，对于蒺藜苜蓿茎叶部分，高浓度Zn2+、pZnONPs和sZnONPs显著抑制了蒺藜苜蓿茎叶伸长与茎叶生物量的积累，而地下根器官和根瘤对于Zn2+、pZnONPs和sZnONPs的响应较茎叶部分更为敏感，Zn2+、pZnONPs低浓度暴露时即可显著抑制蒺藜苜蓿根部干生物量与根瘤数量，sZnONPs处理组高浓度暴露时才显现出同样的抑制作用。图3-1不同锌形式暴露对于蒺藜苜蓿生长的影响效应A：茎长；B：茎叶干重；C：茎叶鲜重；D：根干重；E：结瘤数。不同小写字母表示低浓度不同处理间差异显著，不同大写字母表示高浓度不同处理间差异显著，“*”表示相同处理高、低浓度组间差异显著，数据为平均值±标准误差（P<0.05），下同（图3-2、图3-3和图4-1）。Fig.3-1.EffectsofdifferentZnformsexposuresonMedicagotruncatualgrowth(shoots,rootsandnodules)
erentcapitallettersshowthesignificantdifferencesbetweendifferenttreatmentsathighconcentration(P<0.05);Mean±SEMfollowedbyasterisksshowthesignificantdifferencesbetweendifferentconcentrationsatP<0.05;Ion_Low=100mg·kg-1ZnSO4;NP_Low=100mg·kg-1pZnONPs;S_Low=100mg·kg-1sZnONPs;Ion_High=500mg·kg-1ZnSO4;NP_High=500mg·kg-1pZnONPs;S_High=500mg·kg-1sZnONPs,thesameasbelow(Fig.3-2,Fig.3-3andFig.4-1).3.4.2蒺藜苜蓿茎叶与根部Zn的富集由蒺藜苜蓿茎叶与根部的Zn的累积水平（图3-2A和图3-2B）可知，空白对照组的蒺藜苜蓿茎叶与根中Zn累积含量大约在19~35mg·kg-1之间。图3-2A显示，与对照组相比较，低剂量处理下ZnSO4处理组蒺藜苜蓿茎叶中Zn的富集浓度相比于对照升高了2.4倍，pZnONPs和sZnONPs处理组蒺藜苜蓿茎叶中Zn的富集浓度分别升高了1倍和0.9倍（P<0.05）；ZnSO4、pZnONPs和sZnONPs处理组高剂量暴露下，蒺藜苜蓿茎叶内Zn累积含量较对照组分别升高了6.1倍、2.3倍和4.5倍（P<0.05）。图3-2B显示，与对照组相比较，低剂量ZnSO4、pZnONPs和sZnONPs处理组中蒺藜苜蓿根部的Zn累积浓度分别升高了4.7倍、3.3倍和7倍（P<0.05）；ZnSO4、pZnONPs和sZnONPs高浓度暴露下，蒺藜苜蓿根部的Zn累积水平相比对照组分别升高了13.7倍、12.3倍和18.9倍（P<0.05）。总体来看，低浓度与高浓度暴露处理下，蒺藜苜蓿茎叶与根部的Zn累积水平都显著高于空白对照组，并且所有处理组在蒺藜苜蓿根部的Zn累积浓度皆显著高于茎叶中。从图3-2C可知，低剂量和高剂量Zn2+、pZnONPs和sZnONPs处理组的土壤孔隙水中离子态Zn的含量都显著高于空白对照组（P<0.05），但相同处理不同浓度间无显著差异。图3-2不同锌处理下苜蓿茎叶（A
【参考文献】：
期刊论文
[1]金属纳米材料的植物生物效应及其多组学研究进展[J]. 陈春,刘爽,韦革宏. 农业环境科学学报. 2020(02)
[2]液相合成纳米氧化锌及其光催化性能探讨[J]. 况怡,李军,金央,陈明,左龙涛. 无机盐工业. 2019(09)
[3]金属和非金属纳米材料对四膜虫生物毒性研究[J]. 韩泽洲,苏锐,史楠,韩明翰. 生态毒理学报. 2019(02)
[4]纳米TiO2和ZnO颗粒对红壤理化性质的影响[J]. 刘启明,李瑶,葛健,焦玉佩,刘柳清. 地球与环境. 2019(03)
[5]金属纳米材料对不同微生物聚集体的毒性研究进展[J]. 苗令占,王沛芳,侯俊,王超,姚羽. 水资源保护. 2019(01)
[6]转录组与蛋白质组整合分析在生物学研究中的应用[J]. 蒋可人,马峥,郑航,刘小军. 生物技术通报. 2018(12)
[7]镉胁迫下嗜温鞘氨醇杆菌降解丁草胺的蛋白质组学研究[J]. 林晓燕,牟仁祥,曹赵云,曹珍珍,周蓉,许萍,陈铭学. 农业环境科学学报. 2018(12)
[8]外源Cd胁迫对红壤性水稻土微生物量碳氮及酶活性的影响[J]. 郭碧林,陈效民,景峰,张晓玲,杨之江,刘巍,刘文心. 农业环境科学学报. 2018(09)
[9]纳米氧化锌的合成工艺研究[J]. 武立州,祁丹,尹义隆. 云南化工. 2018(08)
[10]纳米TiO2在拟南芥中的富集、转运及对其生长和生理的影响[J]. 兰丽贞,赵群芬. 环境科学学报. 2018(02)
博士论文
[1]基于多组学联合分析的香菇高温胁迫研究[D]. 赵旭.中国科学技术大学 2019
[2]金属氧化物纳米颗粒的神经毒性研究[D]. 李晓波.华中科技大学 2008
硕士论文
[1]纳米氧化锌暴露下的土壤微生物生态自恢复研究[D]. 孙斯蔚.陕西科技大学 2018
本文编号：3129537
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
氧化锌纳米和硫化锌纳米颗粒的形态表征及元素组成
西北农林科技大学硕士学位论文203.4结果3.4.1纳米氧化锌对蒺藜苜蓿生长指标的影响由蒺藜苜蓿地上茎生长高度与生物量（干重和鲜重）得知（图3-1A、图3-1B和图3-1C），ZnSO4、pZnONPs和sZnONPs三种锌处理方式在低浓度下对蒺藜苜蓿茎叶的伸长及生物量积累没有显著效应，而高浓度暴露均显著抑制蒺藜苜蓿地上茎叶的生长及生物量积累（P<0.05）；对于根部而言，低浓度ZnSO4和pZnONPs暴露下蒺藜苜蓿根干重显著下降（P<0.05），而sZnONPs处理组无显著效应；高浓度ZnSO4、pZnONPs和sZnONPs暴露皆显著抑制蒺藜苜蓿根干重的积累（P<0.05）（图3-1D）。图3-1E显示相比于对照组，低浓度ZnSO4和pZnONPs暴露显著降低了蒺藜苜蓿根部根瘤的数量（P<0.05），而sZnONPs处理对根瘤数量无抑制效应；高浓度组所有锌处理方式均显著抑制了根瘤的数量（P<0.05）。综上而言，对于蒺藜苜蓿茎叶部分，高浓度Zn2+、pZnONPs和sZnONPs显著抑制了蒺藜苜蓿茎叶伸长与茎叶生物量的积累，而地下根器官和根瘤对于Zn2+、pZnONPs和sZnONPs的响应较茎叶部分更为敏感，Zn2+、pZnONPs低浓度暴露时即可显著抑制蒺藜苜蓿根部干生物量与根瘤数量，sZnONPs处理组高浓度暴露时才显现出同样的抑制作用。图3-1不同锌形式暴露对于蒺藜苜蓿生长的影响效应A：茎长；B：茎叶干重；C：茎叶鲜重；D：根干重；E：结瘤数。不同小写字母表示低浓度不同处理间差异显著，不同大写字母表示高浓度不同处理间差异显著，“*”表示相同处理高、低浓度组间差异显著，数据为平均值±标准误差（P<0.05），下同（图3-2、图3-3和图4-1）。Fig.3-1.EffectsofdifferentZnformsexposuresonMedicagotruncatualgrowth(shoots,rootsandnodules)
erentcapitallettersshowthesignificantdifferencesbetweendifferenttreatmentsathighconcentration(P<0.05);Mean±SEMfollowedbyasterisksshowthesignificantdifferencesbetweendifferentconcentrationsatP<0.05;Ion_Low=100mg·kg-1ZnSO4;NP_Low=100mg·kg-1pZnONPs;S_Low=100mg·kg-1sZnONPs;Ion_High=500mg·kg-1ZnSO4;NP_High=500mg·kg-1pZnONPs;S_High=500mg·kg-1sZnONPs,thesameasbelow(Fig.3-2,Fig.3-3andFig.4-1).3.4.2蒺藜苜蓿茎叶与根部Zn的富集由蒺藜苜蓿茎叶与根部的Zn的累积水平（图3-2A和图3-2B）可知，空白对照组的蒺藜苜蓿茎叶与根中Zn累积含量大约在19~35mg·kg-1之间。图3-2A显示，与对照组相比较，低剂量处理下ZnSO4处理组蒺藜苜蓿茎叶中Zn的富集浓度相比于对照升高了2.4倍，pZnONPs和sZnONPs处理组蒺藜苜蓿茎叶中Zn的富集浓度分别升高了1倍和0.9倍（P<0.05）；ZnSO4、pZnONPs和sZnONPs处理组高剂量暴露下，蒺藜苜蓿茎叶内Zn累积含量较对照组分别升高了6.1倍、2.3倍和4.5倍（P<0.05）。图3-2B显示，与对照组相比较，低剂量ZnSO4、pZnONPs和sZnONPs处理组中蒺藜苜蓿根部的Zn累积浓度分别升高了4.7倍、3.3倍和7倍（P<0.05）；ZnSO4、pZnONPs和sZnONPs高浓度暴露下，蒺藜苜蓿根部的Zn累积水平相比对照组分别升高了13.7倍、12.3倍和18.9倍（P<0.05）。总体来看，低浓度与高浓度暴露处理下，蒺藜苜蓿茎叶与根部的Zn累积水平都显著高于空白对照组，并且所有处理组在蒺藜苜蓿根部的Zn累积浓度皆显著高于茎叶中。从图3-2C可知，低剂量和高剂量Zn2+、pZnONPs和sZnONPs处理组的土壤孔隙水中离子态Zn的含量都显著高于空白对照组（P<0.05），但相同处理不同浓度间无显著差异。图3-2不同锌处理下苜蓿茎叶（A
【参考文献】：
期刊论文
[1]金属纳米材料的植物生物效应及其多组学研究进展[J]. 陈春,刘爽,韦革宏. 农业环境科学学报. 2020(02)
[2]液相合成纳米氧化锌及其光催化性能探讨[J]. 况怡,李军,金央,陈明,左龙涛. 无机盐工业. 2019(09)
[3]金属和非金属纳米材料对四膜虫生物毒性研究[J]. 韩泽洲,苏锐,史楠,韩明翰. 生态毒理学报. 2019(02)
[4]纳米TiO2和ZnO颗粒对红壤理化性质的影响[J]. 刘启明,李瑶,葛健,焦玉佩,刘柳清. 地球与环境. 2019(03)
[5]金属纳米材料对不同微生物聚集体的毒性研究进展[J]. 苗令占,王沛芳,侯俊,王超,姚羽. 水资源保护. 2019(01)
[6]转录组与蛋白质组整合分析在生物学研究中的应用[J]. 蒋可人,马峥,郑航,刘小军. 生物技术通报. 2018(12)
[7]镉胁迫下嗜温鞘氨醇杆菌降解丁草胺的蛋白质组学研究[J]. 林晓燕,牟仁祥,曹赵云,曹珍珍,周蓉,许萍,陈铭学. 农业环境科学学报. 2018(12)
[8]外源Cd胁迫对红壤性水稻土微生物量碳氮及酶活性的影响[J]. 郭碧林,陈效民,景峰,张晓玲,杨之江,刘巍,刘文心. 农业环境科学学报. 2018(09)
[9]纳米氧化锌的合成工艺研究[J]. 武立州,祁丹,尹义隆. 云南化工. 2018(08)
[10]纳米TiO2在拟南芥中的富集、转运及对其生长和生理的影响[J]. 兰丽贞,赵群芬. 环境科学学报. 2018(02)
博士论文
[1]基于多组学联合分析的香菇高温胁迫研究[D]. 赵旭.中国科学技术大学 2019
[2]金属氧化物纳米颗粒的神经毒性研究[D]. 李晓波.华中科技大学 2008
硕士论文
[1]纳米氧化锌暴露下的土壤微生物生态自恢复研究[D]. 孙斯蔚.陕西科技大学 2018
本文编号：3129537
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