纳米氧化铁促进柑橘根伸长的机制——引起细胞壁松弛开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

纳米科技作为重大科研项目之一，已经引起了社会各界的广泛关注。纳米材料经过多年的研究，已被运用到生命科学、环境、能源、医药等很多领域，为人类社会带来福利。高效纳米复合肥的研究一直是我们实验室关注的重点，并且已经发现纳米氧化铁在一定条件下可以促进植物的生长，利于营养的吸收和代谢，作为增效剂将很有前景。大量研究显示纳米材料能够促进根伸长: Nair等（2014）发现纳米氧化铜能够促进拟南芥根伸长，并用证实了相关酶活的改变和基因的表达变化；Wang等（2012）也发现多壁碳纳米管能够促进小麦根伸长，引起根系结构的细胞水平变化。纳米粒子与水培植株的根接触最多，植物的根也是植株吸收矿物元素和水分最为重要的器官，所以根是重要的研究对象。那么，是何种内在因素引起根表观水平的伸长呢？在细胞扩展过程中, 已有的初生细 胞壁构架需要改变以加入新物质, 因此必须有一类机制使得细胞壁基质能够发生松弛。上海植生所赵运军（2011）综述表明植物细胞壁的松弛是细胞伸长必需的一个生理过程, 参与细胞壁松弛的因子有多种, 主要包括膨胀素(expansin)、木葡聚糖内转糖苷酶/水解酶(XTH)、糖基水解酶和羟基自由基(·OH)四大类。

因此，本课题将探讨纳米氧化铁促进根伸长的内在机制，以水培条件下的柑橘枳实生苗为研究对象，重点观测根系细胞中细胞壁松弛的变化关系以及松弛因子对细胞壁的调节效应。本次实验属于纳米材料对植物影响方面的基础研究，将为高效纳米复合肥的运用提供理论指导，可能为本实验室的研究工作开辟新的发展方向。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 研究内容及目标

（1）柑橘种子的萌发及幼苗的培养，制备高分散性纳米氧化铁水

溶液，进行浇灌处理以获得足够的供试根系。

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。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] nair pmg, chung im. impact of copper oxide nanoparticles exposure on arabidopsis thaliana growth, root system development, root lignificaion, and molecular level changes[j]. environmental science and pollution research. 2014, 21(22): 12709-22.

[2] wang x, han h, liu x, et al. multi-walled carbon nanotubes can enhance root elongation of wheat (triticum aestivum) plants[j]. journal of nanoparticle research. 2012, 14(6): 1-10.

[3] schopfer p. production of reactive oxygen intermediates (o₂^·—, h₂o₂, and ·oh) by maize roots and their role in wall loosening and elongation growth[j]. plant physiology. 2004， 136(2): 3114-23.