摘 要

基于纳米材料能促进植株根系伸长的现象，本课题组发现在一定浓度范围内纳米氧化铁处理的柑橘根也会伸长。为解释该现象的内部机理，我们主要测量了主根生长曲线、伸长区细胞大小变化，分级离心细胞壁检测纤维素、果胶含量，SDS-PAGE电泳鉴定膨胀素蛋白，检测两种水解酶活力，测定POD、CAT活力，旨在分析在纳米氧化铁处理下几种主要的细胞壁松弛因子对柑橘根的影响程度。

研究结果表明：50mg/L的纳米氧化铁处理柑橘幼苗促根伸长明显，伸长区细胞部分变大。与对照组相比，根细胞壁纤维素多糖和果胶含量明显降低，膨胀素蛋白表达增加，纤维素酶和果胶酶活力却相对下降，与·OH有关的POD和CAT抗氧化物酶活力增强。说明纳米氧化铁浇灌根系明显引起两种主要细胞壁松弛因子（膨胀素和·OH）含量变化，导致细胞壁松弛，引起柑橘根伸长。该课题实验属于“纳米材料对植物的影响”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。

关键词：纳米氧化铁；柑橘根；细胞壁松弛；膨胀素

Abstract

Based on the phenomenon that nanomaterials could promote plant root elongation, this Research Group also found that exposure of nanoparticles iron oxide to citrus enhanced root elongation in certain concentration. In order to explain the internal mechanism of this phenomenon, we measured the growth curve of the main root and the cell changes in root elongation zone, detected the contents of cellulose and pectin using fractional centrifugal separation method, identified expansin using SDS-PAGE electrophoresis, determinated two kinds of hydrolytic enzyme activity and activity of catalase and peroxidase. The main aim is to analyze the influence degree of several important cell walls relaxation factor on citrus root in the treat of nanoparticles iron oxide.

The results show that exposure of 50 mg/L nanoparticle iron oxide obviously enhanced citrus root elongation, cells largened partly in root elongation zone. Compared with the control group, the content of cellulose polysaccharide and pectin in root cell wall decreased significantly, expansin expression increased, but cellulase and pectinase activity decreased relatively, and the antioxidant enzyme activity of POD and CAT related to· OH increased. These findings emphasize that nanoparticles iron oxide obviously cause the change of two main cell wall relaxation factors content (expansin and · OH of the root), leading to cell wall relaxation and citrus root elongation. The reseach experiment belongs to the basic research in terms of “the influence of nanometer materials to the plant” and will provide theoretical guidance for application of efficient nanometer compound fertilizer.

Key Words：Nanoparticles iron oxide; Citrus root; Cell walls relaxation; Expansin

目 录

摘 要 II

Abstract III

1 绪论 1

1.1 纳米材料可以促进植物根系伸长 1

1.2 细胞壁松弛导致植物根系伸长 2

1.2.1 植物细胞壁的结构组分和功能 2

1.2.2 植物细胞壁松弛机理研究 3

1.3 研究目的及创新之处 5

2 纳米氧化铁促进柑橘根伸长 7

2.1 材料与方法 7

2.1.1 柑橘根生长状况分析 7

2.1.2 柑橘根伸长区显微观察 8

2.2 结果与讨论 8

2.2.1 纳米氧化铁处理柑橘根的生长状况分析 8

2.2.2 纳米氧化铁处理柑橘根的细胞水平分析 9

3 纳米氧化铁引起根细胞壁松弛 10

3.1 材料与方法 10

3.1.1 细胞壁的分离及基本成分检测 10

3.1.2 膨胀素的提取与电泳检测 12

3.1.3 DNS法检测水解酶活力 12

3.1.4 抗氧化酶活力和过氧化氢含量检测 13

3.2 结果与讨论 13

3.2.1 纳米氧化铁对根细胞壁基本组分影响 13

3.2.2 纳米氧化铁引起膨胀素蛋白含量变化 14

3.2.3 纳米氧化铁对细胞壁水解酶活力影响 15

3.2.4 纳米氧化铁对羟基自由基·OH的影响 16

4总结与展望 18

4.1论文总结 18

4.2存在问题 19

4.3 前景展望 19

参考文献 20

致 谢 22

1 绪论

纳米材料是晶体尺寸小于100nm的单晶体或多晶体，分为零维的纳米颗粒（nanoparticles）、一维的纳米线（nanowire）、二维的纳米薄膜等。由于其结构的特殊性，它们具有小尺寸效应、表面效应和隧道效应等特性。随着近十几年来纳米材料的深入研究，它们被广泛的应用到生命科学、环境、能源、医药等各个领域中，而且通过使用纳米技术来改善农作物的产量和品质已经引起人们广泛的兴趣。

1.1 纳米材料可以促进植物根系伸长