纳米氧化铈对拟南芥的毒害效应开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

纳米技术在工业和生活领域均有广泛应用，如水体净化、土壤修复、农业应用、生物传感器、医疗、化妆品、食品等^[1,2]。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)为至少有 2维在1～100nm的材料^[3-6]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、沉积物^[7]。纳米材料具有比表面积大、表面原子数高和量子限域特性 ^[8,9]，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。

随着工程纳米颗粒的广泛使用，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，工程纳米颗粒可能通过食物链使其在高营养水平生物中积累。纳米颗粒通过食物链逐级向营养高位富集，可能导致食物链中高级生物的毒性效应^[10-12]。植物与纳米颗粒间的相互作用应该受到关注和重视。已有的文献表明纳米颗粒能被植物选择性地吸收并引起植物毒性，但纳米颗粒进入植物体内的机制仍不明确。多数关于植物吸收纳米颗粒的研究是在理想条件如水培实验下开展，并且集中在植物的种子发芽或是幼苗生长阶段。描述纳米颗粒在植物体内的生物转化和在植物体内分配的报道较少而且这方面的机制没有阐述清楚。目前有许多研究者关注纳米颗粒的植物毒性效应，但这方面的研究需要进一步深入^[13-15]。

[1] miralles p, church t l, harris a t. toxicity, uptake, and translocation of engineered nanomaterials in vascular plants[j]. environmental science technology, 2012, 46 (17): 9224-9239

2. 研究的基本内容和问题

研究目的与意义:

纳米材料包括纳米颗粒（指材料至少有二维介于1-100nm）和其它纳米材料（指材料至少有一维在纳米尺度）。纳米材料是纳米技术的核心，研究者关注的主要对象是广泛使用的纳米颗粒。纳米颗粒按其来源不同可分为天然纳米颗粒和工程纳米颗粒（或称人工纳米颗粒）。天然纳米颗粒主要来自火山喷发、工业废气排放和化石燃料燃烧等。

纳米颗粒对人类、小型哺乳动物和无脊椎动物及、水生生物影响的研究较为丰富，而对植物影响的研究非常少。事实上，纳米颗粒对植物的影响应受到特别关注。一方面，植物与土壤、水和大气等环境要素紧密作用，另一方面，植物是自然界的生产者，也是毒性物质生物蓄积的起点，纳米颗粒通过食物链逐级向营养高位富集，可能导致食物链中高级生物的毒性效应。研究植物对纳米颗粒的吸收、转运及毒性效应对评价纳米材料的环境健康风险和明确纳米材料在环境中的归宿有着重要意义。

3. 研究的方法与方案

研究方法：

本研究拟通过在琼脂培养基中加入一定量的纳米和微米级ceo₂ 颗粒，制成不同金属浓度的琼脂培养基，植物生长室培养拟南芥15天，通过观察和测量拟南芥的根长、生物量等数据，分析金属纳米材料对拟南芥的毒害作用，进一步采用电感耦合等离子质谱仪（icp-ms）定量分析拟南芥体内铈的含量。

可行性分析：

4. 研究创新点

研究植物对金属纳米材料的吸收，转运及毒性效应是国内外刚刚开始起步的研究工作，富有新意。

实验中使用微波消煮，TEM,ICP-MS等高值精密仪器，实验测试手段较为先进。

5. 研究计划与进展

2013年12月至2014年2月 查阅课题相关文献，储备进行实验所需的各种知识，学习实验室各种仪器设备的使用，掌握实验基本操作方法，学习点种方法；

2014年3月至2014年4月 进行拟南芥培养及纳米氧化铈理化性质测试；

2014年3月至2014年4月 完成纳米氧化铈对拟南芥毒害效应的试验；