稀土元素镧和铈对小麦的毒性效应及分子机制研究

发布时间：2024-11-02 22:19

　　随着国内外对稀土元素需求的增大,在生产和消费过程中,稀土元素不可避免地进入水体和土壤环境中,对生态环境安全乃至人体健康造成潜在危害。但目前尚不清楚不同环境介质下稀土元素是否会对生物产生毒性,也没有与之相关的环境标准。因此,迫切需要研究稀土元素的生物有效性和毒性,并探讨其毒性作用机理,为环境标准制定和生态风险评估提供理论依据。本研究以小麦为模式生物,模拟土壤孔隙水体系为毒性测试介质,结合室内化学分析、模型手段及高通量代谢组学技术,探讨了稀土元素镧（La）和铈（Ce）对小麦的毒性效应及分子机制。主要研究内容和结论如下:（1）探讨了主要环境因子p H、Ca和次氮基三乙酸（nitrilotriacetic acid,NTA）对La、Ce单一和混合毒性效应的影响,并在此基础上构建了能定量化预测稀土毒性的模型。实验结果表明以总溶解浓度为计量表达时,p H对稀土元素毒性的影响较小,而Ca和NTA则显著缓解了稀土的毒性;若以自由离子活度为计量表达,p H和NTA对La和Ce的EC50值并没有显著影响,而Ca的增加仍会使EC50增大,说明NTA主要通过改变离子形态来缓解稀土毒性而Ca则通过其他途径影响稀土...

【文章页数】：129 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 稀土元素简介
    1.2 稀土元素的应用及污染现状
    1.3 稀土元素对植物的影响
        1.3.1 稀土元素对植物生长的影响
        1.3.2 稀土元素对植物光合作用的影响
        1.3.3 稀土元素对植物抗氧化系统的影响
        1.3.4 稀土元素对植物代谢的影响
    1.4 毒性预测模型
        1.4.1 毒性作用的影响因子
        1.4.2 生物配体模型
        1.4.3 静电作用模型
        1.4.4 混合毒性预测
    1.5 代谢组学技术
        1.5.1 代谢组学技术简介
        1.5.2 代谢组学技术的运用
    1.6 研究意义与研究内容
        1.6.1 研究意义
        1.6.2 研究内容
        1.6.3 技术路线
第二章 不同环境因子对稀土植物毒性的影响
    2.1 引言
    2.2 实验材料
        2.2.1 实验生物
        2.2.2 药品与试剂
        2.2.3 主要仪器
    2.3 内容与方法
        2.3.1 小麦发芽实验
        2.3.2 营养液与母液的准备
        2.3.3 浓度设计及测试溶液准备
        2.3.4 毒性暴露实验
        2.3.5 形态计算
        2.3.6 实验模型公式
    2.4 实验结果
        2.4.1 不同影响因子下稀土元素La、Ce对小麦的毒性作用
        2.4.2 不同模型对稀土元素La、Ce单一毒性的预测效果
        2.4.3 不同模型对稀土元素La、Ce混合毒性的预测效果
    2.5 讨论
        2.5.1 不同影响因子对稀土元素La、Ce毒性的影响
        2.5.2 稀土元素La、Ce单一毒性的预测
        2.5.3 稀土元素La、Ce混合毒性的预测
    2.6 本章小结
第三章 稀土元素对小麦的生长与生理影响
    3.1 引言
    3.2 实验材料
        3.2.1 实验生物
        3.2.2 药品与试剂
        3.2.3 主要仪器
    3.3 内容与方法
        3.3.1 小麦发芽实验
        3.3.2 营养液与母液的准备
        3.3.3 浓度设计及测试溶液准备
        3.3.4 毒性暴露实验
        3.3.5 稀土元素吸收测定
        3.3.6 叶绿素含量测定
        3.3.7 抗氧化系统指标测定
        3.3.8 数据分析
    3.4 实验结果
        3.4.1 稀土元素对小麦生长的影响
        3.4.2 小麦对稀土元素的吸收
        3.4.3 稀土元素对小麦光合作用的影响
        3.4.4 稀土元素对小麦根部抗氧化系统的影响
        3.4.5 稀土元素对小麦叶部抗氧化系统的影响
    3.5 讨论
        3.5.1 稀土元素对小麦生长的影响
        3.5.2 稀土元素对小麦光合作用的影响
        3.5.3 稀土元素对小麦抗氧化系统的影响
        3.5.4 稀土暴露下小麦生长状况与生理指标的相关性分析
    3.6 本章小结
第四章 稀土元素对小麦代谢的影响机制
    4.1 引言
    4.2 实验材料
        4.2.1 实验生物
        4.2.2 药品与试剂
        4.2.3 主要仪器
    4.3 内容与方法
        4.3.1 小麦发芽实验
        4.3.2 营养液与母液的准备
        4.3.3 浓度设计及测试溶液准备
        4.3.4 毒性暴露实验
        4.3.5 代谢产物的测定
        4.3.6 数据处理
    4.4 实验结果
        4.4.1 稀土元素La对小麦根部代谢的影响
        4.4.2 稀土元素Ce对小麦根部代谢的影响
        4.4.3 稀土元素La、Ce混合物对小麦根部代谢的影响
        4.4.4 稀土元素La对小麦叶部代谢的影响
        4.4.5 稀土元素Ce对小麦叶部代谢的影响
        4.4.6 稀土元素La、Ce混合物对小麦叶部代谢的影响
    4.5 讨论
        4.5.1 稀土元素对小麦根部代谢的影响
        4.5.2 稀土元素对小麦叶部代谢的影响
        4.5.3 混合暴露中La、Ce的交互作用类型
    4.6 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 研究总结
    5.2 创新点
    5.3 研究展望
参考文献
附录1
致谢
攻读硕士期间已发表或已录用论文



本文编号：4010228