二氧化铈纳米颗粒在无性繁殖植物体内转运、转化及其根际效应

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    41907332
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    代燕辉
  • 依托单位：
    中国海洋大学
  • 学科分类：
    D0711.污染物环境行为与效应
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

With increasing applications of nanomaterial products, environmental impact of nanoparticles (NPs) in agriculture has attracted worldwide attention. So far, most studies focused on the toxic effect of NPs on the sexual plants. The promoted effect of NPs on plants is in its infant phase. The exact mechnisms of NP uptake, transport, transformation and the rhizosphere effect still remain unknown. This project will systematically investigate the best promoted condition of CeO2 NPs in a vegetative plant - strawberry (Fragaria × ananassa Duch.), the uptake and transport of CeO2 NPs in strawberry in the field under root exposure in situ, and the role of plant components in the transformation of NPs by high-resolution transmission electron microscopy, scanning electron microscopy and X-ray-absorption near-edge structure. In addition, the effects of NPs on rhizosphere root exudates and microorganisms are deeply investigated via non-targeted metabolomics and 16S rRNA sequence analysis. The data from this project will provide important information for further understanding the environmental effect of NPs. Additionally, this project will give prospective suggestions for the green and sustainable application of nanomaterials.
目前，纳米农业技术已成为国际上纳米技术研究领域的新热点。迄今研究多集中在纳米颗粒（NPs）对有性繁殖植物毒性效应研究。而NPs促进植物生长的研究正处于起步阶段，对于促进条件下其吸收、转运、转化等过程的内在机制，以及其对根际环境的影响还不清楚。本项目针对上述问题，拟以二氧化铈（CeO2）NPs为供试材料，在田间根系原位暴露条件下，通过分根实验，深入研究CeO2 NPs促进无性繁殖植物草莓（Fragaria × ananassa Duch.）生长的最佳施用条件；利用高分辨透射电镜，扫描电镜和同步辐射近边吸收结构等先进技术，探明在促进植物生长体系中NPs在植物体内的吸收、转运规律及其形态转化的影响因素；采用非靶向代谢组学技术和16S rRNA测序等手段，揭示经植物体吸收转运后，由根系外排到环境中的NPs对根系分泌物和根际微生物的影响机制，为纳米农业技术的绿色发展提供重要的理论依据。

结项摘要

纳米农业技术已成为国际上纳米技术研究领域的新热点。目前的研究大多聚焦于人工纳米颗粒（NPs）对有性生殖植物的影响，而对无性生殖植物的研究亟待解决。本项目使用无性繁殖植物草莓（Fragaria × ananassa Duch.）作为受试生物，以二氧化铈（CeO2）NPs作为供试材料，通过构建田间根系原位暴露体系，探明了CeO2 NPs可以被母本草莓暴露根吸收并转运到母本植株各组织，通过匍匐茎转运到子代植株各组织；在转运过程中CeO2 NPs发生了化学形态转化，被转化为Ce(III)化合物；明确了外排Ce复合物改变了根际细菌群落结构，提高了根际益生菌丰度，进而促进作物生长；通过生理学和蛋白组学等技术揭示了CeO2 NPs促进草莓生殖系统发育并提高果实品质。进一步通过构建生菜（Lactuca sativa L.）-斜纹夜蛾幼虫（Spodoptera litura F.）-幼鸡（Gallus gallus domesticus）食物链，探明了CeO2 NPs可以在陆地三级食物链中传递。本研究可为NPs的环境及食品安全风险评价提供基础依据。

项目成果

期刊论文数量（7）
专著数量（0）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Comparison of different crop residue-based technologies for their energy production and air pollutant emission
不同农作物秸秆利用技术的能源生产和空气污染物排放比较
  • DOI：
    10.1016/j.scitotenv.2019.136122
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Science of The Total Environment
  • 影响因子：
    9.8
  • 作者：
    Yanhui Dai;Hao Zheng;Zhixiang Jiang;Baoshan Xing
  • 通讯作者：
    Baoshan Xing
Transfer and transformation of CeO2 NPs along a terrestrial trophic food chain
CeO2 NPs沿陆地营养食物链的转移和转化
  • DOI：
    10.1039/c9en01143a
  • 发表时间：
    2020-02-01
  • 期刊：
    ENVIRONMENTAL SCIENCE-NANO
  • 影响因子：
    7.3
  • 作者：
    Dai, Yanhui;Wang, Zhenyu;Xing, Baoshan
  • 通讯作者：
    Xing, Baoshan
Uptake, Transport, and Transformation of CeO2 Nanoparticles by Strawberry and Their Impact on the Rhizosphere Bacterial Community
草莓对 CeO2 纳米粒子的吸收、运输和转化及其对根际细菌群落的影响
  • DOI：
    10.1021/acssuschemeng.9b07422
  • 发表时间：
    2020-03-30
  • 期刊：
    ACS SUSTAINABLE CHEMISTRY & ENGINEERING
  • 影响因子：
    8.4
  • 作者：
    Dai, Yanhui;Chen, Feiran;Xing, Baoshan
  • 通讯作者：
    Xing, Baoshan
Interaction and combined toxicity of microplastics and per- and polyfluoroalkyl substances in aquatic environment
水生环境中微塑料与全氟烷基物质和多氟烷基物质的相互作用和综合毒性
  • DOI：
    10.1007/s11783-022-1571-2
  • 发表时间：
    2022-10-01
  • 期刊：
    FRONTIERS OF ENVIRONMENTAL SCIENCE & ENGINEERING
  • 影响因子：
    6.4
  • 作者：
    Dai, Yanhui;Zhao, Jian;Xing, Baoshan
  • 通讯作者：
    Xing, Baoshan
Physiological and Proteomics Analyses Reveal the Effect of Ceo2 Nanoparticles on Strawberry Reproductive System and Fruit Quality
生理学和蛋白质组学分析揭示了 Ceo2 纳米颗粒对草莓生殖系统和果实品质的影响
  • DOI：
    10.2139/ssrn.3969061
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Science of the Total Environment
  • 影响因子：
    9.8
  • 作者：
    Yanhui Dai;Teng Li;Zhenyu Wang;Baoshan Xing
  • 通讯作者：
    Baoshan Xing

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其他文献

人工合成纳米颗粒在水生食物链中的分布, 传递及其影响因素
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    赵建

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代燕辉的其他基金

纳米塑料与全氟/多氟化合物对典型海洋经济鱼类的联合毒性
  • 批准号：
    42277200
  • 批准年份：
    2022
  • 资助金额：
    53 万元
  • 项目类别：
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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