纳米二氧化铈材料对植物根系生物效应研究
随着纳米科技的飞速发展和工程纳米颗粒的广泛使用，人工纳米颗粒(NPs)的生物毒性效应研究逐渐成为国内外关注的热点.这些纳米材料不可避免地进入环境，对环境造成未知影响。植物是高等生物暴露于纳米颗粒的一条主要途径，植物与纳米颗粒间的相互作用应该受到关注和重视。通过培养皿发芽试验，探讨了纳米CeO2对植物的根系生物效应。结果表明，在0-1000mg/L浓度范围内，纳米CeO2对三种植物发芽率均表现出抑制效应。在0-200mg/L范围内，促进小麦和莴苣的根生长。在200-1000mg/L范围内，抑制大豆和小麦根生长。可知，在适宜浓度范围内，纳米CeO2能够促进植物根系的生长。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言 2
1. 材料与方法 3
1.1 实验材料和试剂 3
1.2 实验溶液配制 3
1.3 实验设计 3
2 结果与分析 3
2.1 不同浓度CeO2对小麦、大豆、莴苣发芽率及发芽指数的影响 3
2.2 不同浓度CeO2对小麦、大豆、莴苣平均根长的影响 5
2.3 不同浓度CeO2对小麦、大豆、莴苣根系表面积的影响 5
2.4 不同浓度CeO2对小麦、大豆、莴苣根系体积的影响 6
2.5 不同浓度CeO2对小麦、大豆、莴苣根系比表面积的影响 6
2.6 不同浓度CeO2对种子侧根数的影响 7
3 讨论 8
3.1 实验结果分析 8
3.2 创新与展望 8
致谢 9
参考文献： 10
纳米二氧化铈材料对植物根系生物效应研究
引言
纳米材料包括纳米颗粒和其它纳米材料。按照美国试验与材料协会(the American Society for Testing and Materials )和英国标准学会(the British Standards Institution )的定义，纳米材料(nanomaterial)为至少一维在1～100 nm 的材料； 纳米颗粒(nanoparticle，NPs) *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
为至少有2维在1～100nm 的材料[1]。
纳米科学与信息科学和生命科学并列，已经成为 21 世纪的三大支柱科学领域。由于纳米材料独特的物理化学性质, 纳米尺度及纳米结构的材料乃至器件, 已逐渐走出实验室, 进入人们的生活。
纳米技术在工业和生活领域均有广泛用途，如水体净化、土壤修复、农业生产、医疗、化妆品、食品等[2,3]。纳米材料在制造、消费和废弃的过程中必将进入环境，经迁移和运输，最终止于水体、土壤和沉积物[4]。纳米材料与具有同样化学组成的块体材料( bulk materials) 相比，尺寸极端小的纳米材料具有更大的比表面积、更高的表面原子数和量子限域特性，即纳米材料的能量水平直接定量于其尺寸[5,6]，这些因素导致了纳米材料具有新奇的物理化学特性和高反应活性。
纳米材料在广泛应用的同时，不可避免地会在生产、使用和处理过程中释放到环境中，对生态系统和环境产生不可预知的影响[7,8] .环境行为及其毒性效应引起研究者的广泛关注。自 2003 年 起，Science、Nature、Environmental Science ＆ Technology 等期刊就相继发表评论文章，对相关问题表示关注[9,11]。此后美、英等国环保部门就纳米材料的环境行为、生态效应和对人体健康影响建立了相关的研究机构并启动了相应的研究计划[7,12]。截止目前，围绕纳米材料在环境中的迁移过程及其生物毒性效应已经展开了大量的研究[13,17]，虽然存在争议，但越来越多的研究证实，纳米材料具有不同程度的生物毒性。植物是生态系统的重要部分，但其与纳米材料之间的相互作用并没有得到足够的重视[17,18]。
研究发现纳米颗粒对植物的毒性效应可能基于二者间的物理作用。如纳米颗粒在植物根表面聚集成团，堵塞了根部水或离子的运输通道，抑制了根部的水力传导和营养吸收性能[21]。纳米颗粒对植物毒性效应的生理指标有发芽率、根伸长、根活力、生物量、叶片数、叶绿素含量等[22]。基于这些指标，研究[22,23]表明植物一般在高浓度纳米颗粒作用下表现出毒性效应。
纳米材料的根系生物效应研究，对随后逐渐深入到对植物水分运输、蒸腾作用、光合作用系统的影响以及对植物抗氧化酶系和对植物原生质体和植物细胞影响的研究具有奠基和指导意义。有助于研究纳米材料对植物长期的生物效应。
材料与方法
1.1 实验材料和试剂
供试小麦，大豆，莴苣（正兴三号莴笋）。
本实验所用CeO2材料购置于上海士锋生物科技有限公司，依据瓶身资料显示，纯度为99.95%，粒径<=50nm。
1.2 实验溶液配制
配制6个不同浓度梯度，分别为0、50、100、200、500和1000 mg/L的CeO2溶液，由于CeO2不溶于水，运用超声波分散法，使CeO2颗粒悬浮于水中（频率：40kHz，电功率150W，温度6080℃），备用。
1.3 实验设计
将处理浓度为0、50、100、200、500和1000mg/L 的CeO2悬浮液各 10 mL 分别置于内径为 9 cm、铺有滤纸的培养皿中，每个处理 3 个重复，分别接入经挑选和消毒（30%双氧水 10 min）的小麦种子各15粒，置于恒温培养箱中 25 ℃避光培养。种子露白即认为其发芽，当对照组种子根长达到20mm时，实验结束。采取分层抽样法，抽取0、200、1000mg/L三个实验浓度的种子，使用根系扫描分析系统(WinRHIZO)对其进行扫描分析，并依据所得数据进行处理。
大豆，莴苣方法同上。
2 结果与分析
2.1 不同浓度CeO2对小麦、大豆、莴苣发芽率及发芽指数的影响
发芽率指测试种子发芽数占测试种子总数的百分比。
发芽指数=（处理种子发芽率*处理种子根长/去离子水处理种子的发芽率*去离子水处理种子根长）*100%
图1结果显示，在0200mg/L的浓度范围内，随着处理浓度的增加，大豆和小麦的发芽率均呈现出下降的趋势，表现出抑制效应，在2001000mg/L的范围内，大豆和小麦的发芽率有所回升，抑制效应减缓。而对于莴苣来说，随着实验浓度的增长，发芽率逐渐降低，抑制效应越来越显著。这主要是因为种子在发芽前有种皮保护，而种皮具有选择透过性，可以减少污染物对于种子的毒害，所以只有在受到严重污染时，种子发芽才受到明显影响[19,20]。
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摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言 2
1. 材料与方法 3
1.1 实验材料和试剂 3
1.2 实验溶液配制 3
1.3 实验设计 3
2 结果与分析 3
2.1 不同浓度CeO2对小麦、大豆、莴苣发芽率及发芽指数的影响 3
2.2 不同浓度CeO2对小麦、大豆、莴苣平均根长的影响 5
2.3 不同浓度CeO2对小麦、大豆、莴苣根系表面积的影响 5
2.4 不同浓度CeO2对小麦、大豆、莴苣根系体积的影响 6
2.5 不同浓度CeO2对小麦、大豆、莴苣根系比表面积的影响 6
2.6 不同浓度CeO2对种子侧根数的影响 7
3 讨论 8
3.1 实验结果分析 8
3.2 创新与展望 8
致谢 9
参考文献： 10
纳米二氧化铈材料对植物根系生物效应研究
引言
纳米材料包括纳米颗粒和其它纳米材料。按照美国试验与材料协会(the American Society for Testing and Materials )和英国标准学会(the British Standards Institution )的定义，纳米材料(nanomaterial)为至少一维在1～100 nm 的材料； 纳米颗粒(nanoparticle，NPs) *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
为至少有2维在1～100nm 的材料[1]。
纳米科学与信息科学和生命科学并列，已经成为 21 世纪的三大支柱科学领域。由于纳米材料独特的物理化学性质, 纳米尺度及纳米结构的材料乃至器件, 已逐渐走出实验室, 进入人们的生活。
纳米技术在工业和生活领域均有广泛用途，如水体净化、土壤修复、农业生产、医疗、化妆品、食品等[2,3]。纳米材料在制造、消费和废弃的过程中必将进入环境，经迁移和运输，最终止于水体、土壤和沉积物[4]。纳米材料与具有同样化学组成的块体材料( bulk materials) 相比，尺寸极端小的纳米材料具有更大的比表面积、更高的表面原子数和量子限域特性，即纳米材料的能量水平直接定量于其尺寸[5,6]，这些因素导致了纳米材料具有新奇的物理化学特性和高反应活性。
纳米材料在广泛应用的同时，不可避免地会在生产、使用和处理过程中释放到环境中，对生态系统和环境产生不可预知的影响[7,8] .环境行为及其毒性效应引起研究者的广泛关注。自 2003 年 起，Science、Nature、Environmental Science ＆ Technology 等期刊就相继发表评论文章，对相关问题表示关注[9,11]。此后美、英等国环保部门就纳米材料的环境行为、生态效应和对人体健康影响建立了相关的研究机构并启动了相应的研究计划[7,12]。截止目前，围绕纳米材料在环境中的迁移过程及其生物毒性效应已经展开了大量的研究[13,17]，虽然存在争议，但越来越多的研究证实，纳米材料具有不同程度的生物毒性。植物是生态系统的重要部分，但其与纳米材料之间的相互作用并没有得到足够的重视[17,18]。
研究发现纳米颗粒对植物的毒性效应可能基于二者间的物理作用。如纳米颗粒在植物根表面聚集成团，堵塞了根部水或离子的运输通道，抑制了根部的水力传导和营养吸收性能[21]。纳米颗粒对植物毒性效应的生理指标有发芽率、根伸长、根活力、生物量、叶片数、叶绿素含量等[22]。基于这些指标，研究[22,23]表明植物一般在高浓度纳米颗粒作用下表现出毒性效应。
纳米材料的根系生物效应研究，对随后逐渐深入到对植物水分运输、蒸腾作用、光合作用系统的影响以及对植物抗氧化酶系和对植物原生质体和植物细胞影响的研究具有奠基和指导意义。有助于研究纳米材料对植物长期的生物效应。
材料与方法
1.1 实验材料和试剂
供试小麦，大豆，莴苣（正兴三号莴笋）。
本实验所用CeO2材料购置于上海士锋生物科技有限公司，依据瓶身资料显示，纯度为99.95%，粒径<=50nm。
1.2 实验溶液配制
配制6个不同浓度梯度，分别为0、50、100、200、500和1000 mg/L的CeO2溶液，由于CeO2不溶于水，运用超声波分散法，使CeO2颗粒悬浮于水中（频率：40kHz，电功率150W，温度6080℃），备用。
1.3 实验设计
将处理浓度为0、50、100、200、500和1000mg/L 的CeO2悬浮液各 10 mL 分别置于内径为 9 cm、铺有滤纸的培养皿中，每个处理 3 个重复，分别接入经挑选和消毒（30%双氧水 10 min）的小麦种子各15粒，置于恒温培养箱中 25 ℃避光培养。种子露白即认为其发芽，当对照组种子根长达到20mm时，实验结束。采取分层抽样法，抽取0、200、1000mg/L三个实验浓度的种子，使用根系扫描分析系统(WinRHIZO)对其进行扫描分析，并依据所得数据进行处理。
大豆，莴苣方法同上。
2 结果与分析
2.1 不同浓度CeO2对小麦、大豆、莴苣发芽率及发芽指数的影响
发芽率指测试种子发芽数占测试种子总数的百分比。
发芽指数=（处理种子发芽率*处理种子根长/去离子水处理种子的发芽率*去离子水处理种子根长）*100%
图1结果显示，在0200mg/L的浓度范围内，随着处理浓度的增加，大豆和小麦的发芽率均呈现出下降的趋势，表现出抑制效应，在2001000mg/L的范围内，大豆和小麦的发芽率有所回升，抑制效应减缓。而对于莴苣来说，随着实验浓度的增长，发芽率逐渐降低，抑制效应越来越显著。这主要是因为种子在发芽前有种皮保护，而种皮具有选择透过性，可以减少污染物对于种子的毒害，所以只有在受到严重污染时，种子发芽才受到明显影响[19,20]。
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