多壁碳纳米缓解苜蓿镉毒害的分子机制开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

课题意义：

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。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（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）。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。镉干扰植物的许多生理生化过程，导致植物产生多种毒害症状，通常植株表现为生长发育迟缓、叶片褪绿黄化、根系统结构发生损伤等，严重的可导致植物死亡。

2. 研究的基本内容和问题

目标：研究多壁碳纳米材料在苜蓿体内抗镉的机理

内容：

（1）预实验：通过预实验筛选镉离子浓度，该实验设置了六个不同的镉离子浓度进行筛选（0、100、200l、300、400、500 mol/l），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，并且以十株苜蓿秒为单位进行称重。将其余组的根长和重量与空白组的苜蓿根长和重量进行对比，整理之后筛选出镉离子浓度为200 mol/l的营养液来进行后续实验。

（2）不同多壁碳纳米材料的浓度对苜蓿抗镉的效果影响的比较：往镉离子浓度为200 mol/l的营养液中加入多壁碳纳米材料配制成四种不同浓度的混合营养液（1、10、100、200 mg/l m cd）后分别对苜蓿苗进行处理水培四天，测量苜蓿根长和重量（图2.1、2.2），以筛选出抗镉效果最明显的多壁碳纳米材料浓度。

3. 研究的方法与方案

（1）往镉离子浓度为200 mol/l的营养液中加入多壁碳纳米材料配制成四种不同浓度的混合营养液（1、10 、100、200 mg/l m cd）后分别对苜蓿苗进行处理水培四天，测量苜蓿根长和重量（重量以10株苜蓿为单位），以筛选出抗镉效果最明显的多壁碳纳米材料浓度，本实验生物重复三次。

（2）将苜蓿干样称重,根据zhang等（2009）描述的亚甲基蓝比色法稍加改动来测定植物内源h₂s含量。以5ml 50mm磷酸盐缓冲液（ph6.8;含0.1 m edta和0.2m抗坏血酸）研磨样品（0.1g）至匀浆，13000 g离心15min。取上清液加入0.5ml 1m hcl以释放h₂s，随后h₂s被试管底部的醋酸锌溶液（0.5ml；质量/体积比为1）吸收30 mm三氯化铁溶液加入醋酸锌陷阱中。室温静置15 min后，于667 nm处检测吸光值。h2s含量根据标准曲线计算得到。用已知浓度的na₂s溶液绘制标准曲线。30min后，将0.3 ml 20mm n,n-二甲基对苯二胺和0.3ml含 cd 组织的化学染色：采用双硫腙染色的方法进行分析，染色后的根置于体视显微镜下拍照。

（3）用体式镜对根部染色进行观察

通过以上实验研究多壁碳纳米材料在植物组织中的抗镉机理。

4. 研究创新点

创新之处：

目前，国内外对苜蓿与镉污染的研究主要集中在镉对苜蓿种子萌发、幼苗主要营养元素含量和幼苗生长的影响等方面，对通过纳米材料来缓解镉离子对苜蓿的毒害作用的报道较少。此外，本研究研究测量了内源硫化氢的含量并且试图将纳米材料的处理与内源硫化氢的含量变化进行联系这点具有很大的创新性。

5. 研究计划与进展

研究计划及预期进展

2018.11-2018.12：进行预实验筛选出合适的镉离子浓度