1. 研究目的与意义（文献综述）

随着材料科学与微加工技术的进步,功能材料已开始由天然物质向人工设计的结构发展,材料组成由单一型向复合型、杂化型转化,颗粒大小由微米级向纳米级过渡。纳米材料微观结构的奇异性和特殊的物理、化学性质为寻找和制造具有特异功能的新材料开辟了道路。随着纳米科技的飞速发展, 纳米材料已被广泛应用到电子、生物医药、催化和材料等各个领域。这些纳米产品在生产、运输和使用过程中, 其产生的人工纳米颗粒(nanoparticles, nps)难免会通过各种途径进入到大气、水体和土壤中, 而nps本身所具有的独特的电学性能、化学性能、光学性能力学性能等会给生态环境带来潜在的风险(sánchez等2011；杨玉芬和陈清如2002）。目前, 在生态环境保护领域, 人工合成nps已经被认为是一种潜在的新型污染物, 越来越多的研究开始关注nps的生态毒性效应。

植物作为生态系统中的初级生产者, 对食物链的传递及整个生态系统的稳定起着非常重要的作用。已有报道研究nps在植物体的吸收和转运, 对植物种子萌发、幼苗生长的影响。wang等（2012）研究表明一旦被生物体吸收后, cuo nps就会积累在生物体中, 最终产生显著的毒性效应。wang等（2013）研究了nps对植物体的吸收和转运的影响；lin等（2007）研究了nps对植物种子萌发的影响；song等（2013）研究了nps对植物幼苗生长的影响。但关于纳米颗粒对植物生长影响的研究依然有限。本课题选用的nps为氧化铁纳米颗粒，氧化铁纳米颗粒的主要性质是有较好的耐热性、磁性、耐光性，并且纳米微粒尺寸小有较高的表面能，因此表现出很多不同于普通尺寸材料的特征。本课题选用的植物为拟南芥，拟南芥是一种极普通的草本植物，常用俗名鼠耳芥，是一种十字花科植物，广泛用于植物遗传学、发育生物学和分子生物学的研究，已成为一种典型的“模式”植物。拟南芥具有以下主要特点:(1)形态个体小，高度只有30cm左右；(2)生长周期快，从播种到收获种子一般只需6周左右；(3)种子多，每株每代可产生数千粒种子；(4)形态特征简单；(5)基因组小，只有5对染色体。

本实验拟通过培养拟南芥幼苗，旨在研究不同浓度的纳米氧化铁对拟南芥生长生理的影响。通过观察不同浓度的纳米氧化铁处理后的拟南芥萌发及幼苗生长外貌，测量生物量、根长等基本生长状况、叶绿素含量、可溶性糖、可溶性蛋白等生理生长基本组分和脂质过氧化作用，并检测抗氧化酶的活性，以期弄清纳米氧化铁对植物幼苗生长生理的影响。为纳米材料安全、科学、有效的利用以及生态安全评价提供重要的理论依据。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 研究内容

1）前期知识储备：查阅相关文献，了解和学习纳米颗粒对植物生理的影响。

2）用不同浓度的纳米氧化铁处理拟南芥幼苗，通过实验研究进行相关检测，以期获得一定结论：

1完成拟南芥种子的萌发以及幼苗培养；

2用不同浓度的纳米氧化铁处理幼苗；

3完成对拟南芥的各项生理指标的检测：

a.根的生长状况：根长、根系活力

b.叶片细胞观测：光学染色

c.基本组分检测：叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白

d.抗氧化系统活性：SOD、POD、CAT酶活性，MDA含量

2.2研究目标

1）探究不同浓度纳米氧化铁处理下拟南芥幼苗生长的状况

2）探究拟南芥幼苗对纳米氧化铁的响应机制

2.3拟采用的技术方案及措施

（1）不同浓度纳米氧化铁对拟南芥的处理

选取籽粒饱满、大小均匀的拟南芥种子于8% NaClO (95%乙醇配制)中浸泡5 min后, 用无水乙醇反复清洗至无白色沉淀。将消毒后的种子置于超净台上吹干后, 点种于4组有不同浓度纳米氧化铁的1/2MS培养基中, 用封口膜密封, 竖直立于光照培养箱中培养：

点种：每种浓度下点4个皿，1皿做对照。每皿15颗，4皿，共60颗。

（2）拟南芥生理指标检测

根的生长状况

1）根长测量

2）根系活力测定 采用TTC法测定根系活力

细胞观测

1）光学染色

采用NBT和DAB染色说明叶片氧化损伤受损程度。

基本组分检测

采用考马斯亮蓝G-250染色法测定可溶性蛋白含量；

采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量；

采用分光光度法测定叶绿素含量；

抗氧化系统活性检测

利用根系的酶提取液测量抗氧化酶SOD、POD、CAT的活性；

利用硫代巴比妥酸在酸性条件下与丙二醛显色反应测量MDA含量；

综合分析变化趋势，为纳米颗粒影响作用提供依据。

3. 研究计划与安排

第1-2周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解课题的研究现状。确定方案，完成开题报告。

第3-10周：完成拟南芥种子的萌发及幼苗的培养，并用不同浓度的纳米氧化铁进行处理。。

第11-14周：完成对拟南芥萌发过程的观察及描述，以及对生长状况、生理生长基本组分、抗氧化系统等方面的测定。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]杨玉芬, 陈清如(2002). 纳米材料的基本特征与纳米科技的发展. 中国粉体技术, 8(3): 20~27

[2]王震宇, 赵建, 李娜, 李峰民, 邢宝山(2010b). 人工纳米颗粒对水 生生物的毒性效应及其机制研究进展. 环境科学, 31 (6): 1409~1418

[3]王震宇, 于晓丽, 高冬梅, 封文强, 邢宝山, 李锋民(2010a). 人工合成 纳米tio2和mwcnts对玉米生长及其抗氧化系统的影响. 环 境科学, 31 (2): 480~487