多壁碳纳米缓解苜蓿镉毒害的分子机制探究多壁碳纳米缓解苜蓿镉毒害的分子机制探究(附件)【字数：6516】
重金属镉(Cadmium，Cd)对常用牧草紫花苜蓿（Medicago sativa L.）具有很强的毒害作用。已知多壁碳纳米材管（Multi-walled carbon nanotube，MWCNTs）能够缓解Cd对苜蓿的毒害作用。本实验以紫花苜蓿为材料，通过了药理学和分子技术进行研究，得到以下结果1.MWCNTs可以缓解镉对苜蓿的毒害作用；2.MWCNTs通过影响H2S在苜蓿体内积累和转运来缓解镉对苜蓿的毒害；3.MWCNTs可以降低镉引发的氧化应激造成的损伤。本实验结果为MWCNTs在缓解苜蓿镉毒害上的应用提供了理论依据，为农业生产中镉污染的治理提供思路，具有一定的现实意义。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
前言1
1.材料与方法..2
1.1材料...2
1.2合适镉离子（Cd）浓度筛选.......2
1.3合适多壁碳纳米管（MWCNTs）浓度筛选.3
1.4紫花苜蓿根中Cd含量的测定 ........3
1.5紫花苜蓿根中硫化氢（H2S）含量的测定...4
1.6 丙二醛(MDA)含量测定......4
1.7激光共聚焦 .....5
1.8苜蓿根部NBT和DAB染色6
1.9统计分析...6
2.结果与分析..7
2.1合适Cd浓度筛选结果.7
2.2合适MWCNTs浓度筛选结果.7
2.3 MWCNTs处理可以降低苜蓿植株体内Cd的积累....8
2.4 MWCNT处理的苜蓿植株体内H2S的吸收和累积和激光共聚焦图片..8
2.5 MWCNTs处理能够降低Cd对苜蓿的氧化胁迫9
2.6通过组织化学染色进一步检测MWCNTs处理降低氧化胁迫的效果9
3.讨论....10
致谢11
参考文献12
多壁碳纳米管缓解苜蓿镉毒害的分子机制探究
引言
随着工业的迅猛发展和全球人口的不断增长，土壤重金属污染已经成为全球性的问题 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
。据2014年联合国发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示，土壤中镉、汞、砷、铜、铅等重金属的超标率分别为2.1%、1.5%、1.1%、0.9%、4.8%。土壤中过量的重金属不仅导致植物产量和品质受损，还通过食物链进入动植物体内对人类健康造成严重的威胁（Thapa，2012）。
镉（Cadmium，Cd）是毒性最强的环境污染物之一，是动植物非必需元素，由于具有高溶解性和可移动性易于被植物吸收（Gill等,2011）。镉对苜蓿具有一定毒害性[13]。在一些地区重金属Cd污染已经成为了一个很严重的环境污染问题。镉能够干扰植物的生理生化过程，使植物产生多种毒害症状。比如生长发育迟缓、叶片褪绿黄化、根系统结构发生损伤等表现，严重的可导致植物死亡。
因为碳元素独特的sp,sp2,sp3三种杂化形式所以构筑了丰富多彩的碳质材料世界[4]。比如碳纳米管(carbon nanotubes,CNT)、金刚石、石墨烯和富勒烯都是碳的同素异形体。碳纳米管是单层或多层石墨片围绕中心轴，按一定的螺旋角卷曲而成的无缝纳米管[5]。每层纳米管是一个由碳原子通过SPZ杂化与周围3个碳原子完全键合，而构成六边形平面组成的圆柱面。也可看成是由石墨烯片层卷曲而形成的管状结构[6]根据石墨烯层数的不同，可以分为单壁碳纳米管(Singlewalled carbon nanotube，SWCNTs)和多壁碳纳米管（MWCNTs）。
近年来改性多壁碳纳米管被较多地应用于水污染处理领域[6]，用于吸附水体中多种无机和有机污染物，如各类重金属[7,8]、农药[9]、抗生素、以及染料[10,11]等。研究证明改性多壁碳纳米管具较大的吸附容量和很强的吸附能力，是一种理想的吸附材料。为了达到去除重金属离子的目的。在使用多壁碳纳米管作吸附材料吸附水中重金属，一般先进行化学改性[10]，在其表面接入活性基团后再与水中的重金属离子反应。杨铁金[11]等研究了改性MWCNTs对水中Cd2+的去除效果。研究结果表明，该材料对Cd2+的最大吸附量为4.029 mg/ L。
在这项研究中，植物修复用于修复Cd污染的农田。MWCNTs作为一种典型的CNT材料用于研究碳纳米管对缓解苜蓿镉毒害的分子机制。通过MWCNTs苜蓿根部NBT和DAB染色结果观察根部中H2O2和O2—.的含量发现MWCNTs对植物的氧化应激作用有良好的缓解作用。激光共聚焦结果显示MWCNTs处理可以明显提高苜蓿根部内源H2S水平。再加入H2S清除剂亚牛磺酸（HT）和合成抑制剂DLpropargylglycine (PAG)后，苜蓿根部内源H2S含量显著提高的现象被阻断。利用qRTPCR分析在遗传学基础上进一步对MWCNTs缓解苜蓿镉毒害的分子机制探究实验。
1.1 材料
本实验采取的实验材料主要为紫花苜蓿（Medicago sativa L.）。除有特殊说明，其余试剂均购自Sigma（St Louis,MO，USA）公司。RNA提取液Trizol购自Invitrogen公司；cDNA合成试剂盒购自TaKaRa公司。H2S供体硫氢化钠（NaHS）工作浓度为1 mM。H2S的清除剂亚牛磺酸（hypotaurine，HT）和合成抑制剂DL炔丙基甘氨酸（DLpropargylglycine, PAG）的工作浓度分别为1 mM和2 mM。H2S的荧光探针7叠氮基4甲基香豆素（7azido4methylcoumarin, AzMC）的工作浓度为20 μM[15]。
称取一定量的MWCNTs浸泡于35℃一定体积的蒸馏水中24 h，然后使用超声波细胞粉碎机（BILON150Y, Shanghai Bilang Instrument Manufacturing Co, Ltd., Shanghai, China）进行超声处理，工作频率为20 kHz，100 W。将所得的匀浆胶体悬浮液在121oC下高压灭菌15 min，得到已知浓度的MWCNTs母液，用于之后的生物学试验。
1.2 合适镉离子浓度筛选
通过预实验筛选镉离子浓度，设置六个不同的Cd浓度进行筛选（0、100、200、300、400和500 μM），将苜蓿苗在上述五种镉离子浓度营养液中培养四天，对苜蓿的根长进行测量，并且以十株苜蓿幼苗为单位进行称重。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
前言1
1.材料与方法..2
1.1材料...2
1.2合适镉离子（Cd）浓度筛选.......2
1.3合适多壁碳纳米管（MWCNTs）浓度筛选.3
1.4紫花苜蓿根中Cd含量的测定 ........3
1.5紫花苜蓿根中硫化氢（H2S）含量的测定...4
1.6 丙二醛(MDA)含量测定......4
1.7激光共聚焦 .....5
1.8苜蓿根部NBT和DAB染色6
1.9统计分析...6
2.结果与分析..7
2.1合适Cd浓度筛选结果.7
2.2合适MWCNTs浓度筛选结果.7
2.3 MWCNTs处理可以降低苜蓿植株体内Cd的积累....8
2.4 MWCNT处理的苜蓿植株体内H2S的吸收和累积和激光共聚焦图片..8
2.5 MWCNTs处理能够降低Cd对苜蓿的氧化胁迫9
2.6通过组织化学染色进一步检测MWCNTs处理降低氧化胁迫的效果9
3.讨论....10
致谢11
参考文献12
多壁碳纳米管缓解苜蓿镉毒害的分子机制探究
引言
随着工业的迅猛发展和全球人口的不断增长，土壤重金属污染已经成为全球性的问题 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
。据2014年联合国发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示，土壤中镉、汞、砷、铜、铅等重金属的超标率分别为2.1%、1.5%、1.1%、0.9%、4.8%。土壤中过量的重金属不仅导致植物产量和品质受损，还通过食物链进入动植物体内对人类健康造成严重的威胁（Thapa，2012）。
镉（Cadmium，Cd）是毒性最强的环境污染物之一，是动植物非必需元素，由于具有高溶解性和可移动性易于被植物吸收（Gill等,2011）。镉对苜蓿具有一定毒害性[13]。在一些地区重金属Cd污染已经成为了一个很严重的环境污染问题。镉能够干扰植物的生理生化过程，使植物产生多种毒害症状。比如生长发育迟缓、叶片褪绿黄化、根系统结构发生损伤等表现，严重的可导致植物死亡。
因为碳元素独特的sp,sp2,sp3三种杂化形式所以构筑了丰富多彩的碳质材料世界[4]。比如碳纳米管(carbon nanotubes,CNT)、金刚石、石墨烯和富勒烯都是碳的同素异形体。碳纳米管是单层或多层石墨片围绕中心轴，按一定的螺旋角卷曲而成的无缝纳米管[5]。每层纳米管是一个由碳原子通过SPZ杂化与周围3个碳原子完全键合，而构成六边形平面组成的圆柱面。也可看成是由石墨烯片层卷曲而形成的管状结构[6]根据石墨烯层数的不同，可以分为单壁碳纳米管(Singlewalled carbon nanotube，SWCNTs)和多壁碳纳米管（MWCNTs）。
近年来改性多壁碳纳米管被较多地应用于水污染处理领域[6]，用于吸附水体中多种无机和有机污染物，如各类重金属[7,8]、农药[9]、抗生素、以及染料[10,11]等。研究证明改性多壁碳纳米管具较大的吸附容量和很强的吸附能力，是一种理想的吸附材料。为了达到去除重金属离子的目的。在使用多壁碳纳米管作吸附材料吸附水中重金属，一般先进行化学改性[10]，在其表面接入活性基团后再与水中的重金属离子反应。杨铁金[11]等研究了改性MWCNTs对水中Cd2+的去除效果。研究结果表明，该材料对Cd2+的最大吸附量为4.029 mg/ L。
在这项研究中，植物修复用于修复Cd污染的农田。MWCNTs作为一种典型的CNT材料用于研究碳纳米管对缓解苜蓿镉毒害的分子机制。通过MWCNTs苜蓿根部NBT和DAB染色结果观察根部中H2O2和O2—.的含量发现MWCNTs对植物的氧化应激作用有良好的缓解作用。激光共聚焦结果显示MWCNTs处理可以明显提高苜蓿根部内源H2S水平。再加入H2S清除剂亚牛磺酸（HT）和合成抑制剂DLpropargylglycine (PAG)后，苜蓿根部内源H2S含量显著提高的现象被阻断。利用qRTPCR分析在遗传学基础上进一步对MWCNTs缓解苜蓿镉毒害的分子机制探究实验。
1.1 材料
本实验采取的实验材料主要为紫花苜蓿（Medicago sativa L.）。除有特殊说明，其余试剂均购自Sigma（St Louis,MO，USA）公司。RNA提取液Trizol购自Invitrogen公司；cDNA合成试剂盒购自TaKaRa公司。H2S供体硫氢化钠（NaHS）工作浓度为1 mM。H2S的清除剂亚牛磺酸（hypotaurine，HT）和合成抑制剂DL炔丙基甘氨酸（DLpropargylglycine, PAG）的工作浓度分别为1 mM和2 mM。H2S的荧光探针7叠氮基4甲基香豆素（7azido4methylcoumarin, AzMC）的工作浓度为20 μM[15]。
称取一定量的MWCNTs浸泡于35℃一定体积的蒸馏水中24 h，然后使用超声波细胞粉碎机（BILON150Y, Shanghai Bilang Instrument Manufacturing Co, Ltd., Shanghai, China）进行超声处理，工作频率为20 kHz，100 W。将所得的匀浆胶体悬浮液在121oC下高压灭菌15 min，得到已知浓度的MWCNTs母液，用于之后的生物学试验。
1.2 合适镉离子浓度筛选
通过预实验筛选镉离子浓度，设置六个不同的Cd浓度进行筛选（0、100、200、300、400和500 μM），将苜蓿苗在上述五种镉离子浓度营养液中培养四天，对苜蓿的根长进行测量，并且以十株苜蓿幼苗为单位进行称重。
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