2017金纳米簇的制备_表征及对玉米种子萌发的影响_窦润芝
3种抗生素对白菜种子萌发的影响
抗 生 素是 微生 物次 级代 谢产 生 的具有 杀灭 病原 微
生物作 用 的化 学物 质 ， 在 感 染 治 疗 与预 防 中有 显 著 效
果ｒ １ ］ 。自２ ０ 世 纪 弗莱 明发 明青霉 素 以来 ， 抗 生素对 人
显变 化 。魏 塞 金 等＿ ８ ］ 研究 发现 ， 高 浓 度农 抗 ７ ０ ２使 种 子 中 的淀粉酶 活性 和蛋 白质 含量 降低 。魏 子艳 等＿ ９ 采
用水 培法 研究 发 现 ， 培 养 液 中金 霉 素 浓 度 为 ７ ０ ｍｇ ／ Ｌ
抑 制 白 菜 种 子 萌 发 率 。抗 生 素 浓 度 与 白 菜 根 长 抑 制 率 之 间 存
半左 右 ， 人均 使用 量是 西方 的 ５ ～８倍 。与西 方 国家相 比， 我 国 已经成 为世界上滥用 抗生素 最为严 重 的 国家 之
一
霉 素 和氯霉 素 ３种 常 用 的抗 生 素 对 白菜 种子 发 芽 率 、 发芽 势 、 根 长及 其体 内抗 氧化 酶活 性 的影 响 。
１ 材 料 与 方 法
１ ． １ 材 料
实验使 用 的 “ 丰抗 ８ Ｏ ” 白菜 种 子 由莱 州 金 源 种 子
有 限公 司生产 ห้องสมุดไป่ตู้ 采购 于 江 苏 省徐 州 市 食 品 城 种 子批 发
市场 。盐 酸金 霉 素 （ 纯度＞９ ５ ， Ｃ ａ ｓ ： ６ ４ — ７ ２ — ２ ） ， 土 霉
素（ 纯度 ＞９ ５ ， Ｃ ａ ｓ ： ７ ９ — ５ ７ — ２ ） ， 氯霉素 （ 纯度 ＞９ ９ ，
Ｃａ ｓ ： ５ ６ — ７ ５ － ７ ） 。
重金属铜对蚕豆和玉米萌芽的影响
重金属铜对蚕豆和玉米萌芽的影响武昌工学院摘要：以蚕豆和玉米种子为材料，采用根尖微核测定技术，研究了不同铬浓度及培养时间对其幼苗芽长、根长以及干重的影响。
实验结果表明：随着铬浓度的增加和培养时间的延长，其微核率增加。
关键词：铜；蚕豆；玉米；微核测定技术重金属元素是密度大于5g/cm3的金属元素，在元素周期表中原子序数位于23以上，约有45种。
自然界的岩石和土壤中天然存在的重金属含量不到1%，属于微量元素的范畴。
在环境科学中则被称作“潜在有毒元素”，这是因为随着各种人类活动（采矿、冶炼、化石能源燃烧、污水灌溉以及农业化肥的使用等）所产生的外源重金属进入环境中，引起水体、空气、土壤等圈层中重金属浓度不断上升，当它们浓度过高时，会对植物、动物产生一定毒害作用。
随着工业的发展，铬及其化合物在工业上的应用越来越多，如印染、电镀、化工等行业，都会有含铬的废水废渣排出，致使土壤、水体和生物遭到不同程度的污染，铬随食物链进入人体，对人体造成危害。
1980年，Derassi 开始了蚕豆次生根尖微核试验，并于1982年发表“蚕豆根尖微核实验，检测淡水污染的诱变剂损伤”的论文。
此后，众多国家开展了这方面的研究，短短的二十多年时间里，应用范围不断扩展，测试方法也得到了不断改进、简化和完善。
微核技术是以染色体断裂及纺锤体损伤等为测试终点的一种测试方法，用于检测环境中化学有毒物质和环境污染的致癌、致畸、致突变的方法，当外界环境中存在“三致”物质时，可诱导细胞产生染色体断片，形成微核，由于产生的微核数量与外界诱变因子的强弱程度成正比，因此微核技术可用于定量检测。
1986年中国国家环境保护局已将蚕豆根尖微核测定技术作为一种重要的生物监测技术编入《环境监测技术规范》中，并被广泛应用于检测水源、土壤、大气等环境中污染物的“三致”作用研究。
近年来该方法逐渐应用于环境诱变剂的检测及致突变的研究：谢佳燕等人采用蚕豆根尖微核技术监测长江（武汉段）的水质情况，讨论长江（武汉段）的污染程度；王虹、邓丽芳研究了用蚕豆根尖微核技术研究了洗手液对蚕豆根尖的遗传毒性；辛晓芸等研究了铅对蚕豆根尖细胞的遗传损伤。
人工纳米材料与植物的相互作用_植物毒性_吸收和传输
环境中的纳米材料在纳米科技出现之前就已存 在［18，19］，自 然 界 中 的 大 气、水 及 土 壤 环 境 中 均 有 纳 米 颗 粒 的 分 布 ，火 山 爆 发 、矿 物 腐 蚀 和 有 机 物 降 解 等 自然过程也都会 产 生 天 然 纳 米 颗 粒。 同 时，在 人 类 的生产生活（ 如焚烧、工业 排 放 和 汽 车 尾 气 等 ） 过 程 中也会 伴 随 纳 米 颗 粒 的 产 生［11，20，21］。 而 纳 米 材 料 之所以引起人们的 高 度 关 注，是 由 于 伴 随 纳 米 科 技 的快速发展，人 工 纳 米 材 料 大 量 出 现。 人 工 纳 米 材 料主要包含以下 几 种 类 型： 碳 纳 米 材 料 （ CNMs） ，包 括碳纳米管（ CNTs） 、富 勒 烯 （ C60 ） 、石 墨 烯； 金 属 氧 化物纳米颗粒，例 如 纳 米 ZnO 和 TiO2 等； 零 价 金 属 纳 米 颗 粒，如 纳 米 Ag 和 纳 米 零 价 Fe； 量 子 点 （ QDs） ，如 CdTe 和 ZnSe 等； 有 机 聚 合 物，例 如 乳 胶 和壳聚糖等［12］。纳米材料在生 产、使 用 及 处 理 过 程 中会不可避免地释 放 到 环 境 中，从 而 与 植 物 发 生 作 用。纳米材料的存 在 可 能 影 响 植 物 的 生 长，而 植 物 的代谢过程和吸收与累积又会影响纳米颗粒的环境 行为和 归 宿，甚 至 使 其 在 食 物 链 中 放 大［22—24］。 另 外 ，在 高 浓 度 金 属 离 子 污 染 条 件 下 ，植 物 本 身 还 可 以 在根表甚至体内合 成 纳 米 颗 粒，被 认 为 是 一 种 植 物 抵抗金属毒 性 的 自 我 解 毒 机 制［25—28］。 一 些 研 究 也 表明植物或藻类提取物可作为纳米材料合成的重要 原 料 ，与 其 他 化 学 原 料 相 比 ，植 物 提 取 物 具 有 温 和 与 环境友 好 等 优 势［29，30］。 本 文 主 要 围 绕 纳 米 材 料 的 植物毒性以及植物 对 纳 米 材 料 的 吸 收、传 输 和 累 积 展开讨论。
NTA对玉米体内Cu Zn的积累及化学形态的影响
（． ｏｅ ｅ ｆ ｎｉ ｎ ｎａ ｉ ｃ ｎ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｓ ｕ ｈｎ ｎｖｒｉ ｃ ｎｌ ｙ Ｇ ａｇｈ ｕ５ ０４ ， ｈｎ；２ Ｇ ａｇｏ ｇ ｅ １Ｃ ｌｇ ｖｒ ｍｅｔ Ｓ ｅ ｅａｄＥ ｇ ｅｉ ，ｏ ｔ Ｃ ｉ Ｕ ｉ ｓｙ ｆ ｅｈ ｏ ｇ ， ｕ ｚｏ ６ ０ Ｃ ｉａ ． ｕ ｄｎ ｙ ｌ ｏＥ ｏ ｌｃ ｎ ｎ ｎ ｈ ａ ｅ ｔｏ Ｔ ｏ ｎ １ ｎ Ｋ
周建民 － ， ，党 志 ，陈能场 ２ ，徐胜光 ２ 志宜 ２ ，谢
室， 广东 广州 ５ ０ ５ ） １６ ０
．
（． １华南理工大学环境科学与工程学 院， 广东 广州 ５０４ ； ． １ ０ ２广东省生态环境与土壤研究所广东省农业环境综合治理重点实验 ６
摘
要： 在重金属 污染土壤 的植物修复研究 中， 人工合成络合剂被广泛用来提高植物提取效率 。通过 向多金属复合污染土壤 中加
Ｌ ｂｒｔ ｙ ｆ ｇ － ｎ ｉ ｎ ｎ ｔ ｒｔｄ ｏ ｔ ｌ ｕ ｇｏ ｇｎｔｕｅ ｆ ｃ－ ｎｉ ｎ ｅｔ ｄ ｏｌｃ ｎ ｅ， ｕ ｇｈｕ５０ ５， ｈｎ） ａｏａ ｒ Ａ ｒ Ｅ ｖ ｍｅ ｔｎ ｇａｅ ｎｒ ， ａ ｄｎ ｓｔｔｏＥ ｏ Ｅ ｖ ｏ ｎ ｉＳｉ ｃｓＧ ａ ｚｏ １６ ０ Ｃ ｉａ ｏ ｏ ｏ ｏ ｒ Ｉｅ Ｃ ｏ Ｇｎ Ｉｉ ｒｍ ｎ ａ Ｓ ｅ ｎ
０ Ｃ ｄ Ｚ ｅ ｒ ｏ ｓ ｓｅ ａ ｄ ｅｖｓ ｆ ｉ ｆ ｕ ａ ｎ ｉ ｔ ｏ ｔ， ｔｍｓｎ ａｅ ｏ ｍａ ｅ ｎ ｎｈ ｌ ｚ
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第４８卷第４期东北师大学报（自然科学版）Ｖｏｌ．４８Ｎｏ．４
２０１６年１２月Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ）Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２０１６
［文章编号］１０００－１８３２（２０１６）０４－０１００－０６
［ＤＯＩ］１０．１６１６３／ｊ．ｃｎｋｉ．２２－１１２３／ｎ．２０１６．０４．０２２
［收稿日期］
２０１６－０５－０６
［基金项目］ 国家国际科技合作专项项目（２０１４ＤＦＡ３１７４０）；吉林省科技发展计划项目（２０１３０６０４０３７ＴＣ）．
［作者简介］ 窦润芝（１９９２—），女，硕士研究生；王丽（１９５７—），女，博士，教授，博士研究生导师，主要从事植物遗传学研究
．
金纳米簇的制备、表征及对玉米种子萌发的影响窦润芝，陈 静，杨中州，由婷婷，高 翔，王 丽
（东北师范大学遗传与细胞研究所，吉林长春１３００２４）
［摘
要］ 选用模式植物玉米为研究材料，初步评估了金纳米簇在植物中的安全性．结果表明
：
金纳米簇对玉米种子发芽率没有影响，５０～４００ｍｇ／Ｌ的金纳米簇能够促进发芽期间玉米幼苗根和芽的生长．通过切片观察了金纳米簇在玉米幼苗细胞和组织中的吸收情况，发现金纳米簇能够进入玉米根尖脱落细胞以及根部皮层细胞．另外，通过电感耦合等离子体原子发射光谱（ＩＣＰ－
ＡＥＳ）测定了金纳米簇在玉米幼苗中的吸收量，证实了金纳米簇未从玉米根部向地上运输．［关键词］
金纳米簇；玉米种子萌发；吸收；运输
［中图分类号］ Ｑ ９４３ ［学科代码］ １８０·５１５５ ［文献标志码］
Ａ
纳米材料是指在三维空间中至少有一个维度的尺寸处于１～１００ｎｍ之间或由小于１００ｎｍ的基本单元组成的材料［１－２］．随着纳米科学与技术的快速稳步发展，纳米材料已经广泛应用于农业、医药、食品、
化妆品、日用品等众多领域中［３－５］．然而在生产、
使用和处理等过程中纳米材料会不可避免地被传播到生
态环境当中，可能对生物体和生态环境造成不可预知的影响，因而纳米材料的环境行为及其毒性效应已经引发研究人员的广泛关注［６－８］．
金纳米簇（ＡｕＮＣｓ）是一种新型的荧光纳米材料，通常由几个到１００个金原子组成，尺寸小于
２ｎｍ［９］．它们具有荧光强度大、毒性低、水溶性良好、生物相容性高等优点［９－１０
］，
因而在生物传感和生物
成像等方面应用广泛［１１］．目前关于金纳米簇在细胞中的吸收和毒性研究仅在动物细胞中有报道［１２－１３
］，
而对于金纳米簇在植物中的吸收和毒性研究尚未见报道．
本文选用ＵＳＥＰＡ
（美国环境保护署）推荐的研究农药和有毒物质生态效应的模式植物玉米为对
象，通过观察金纳米簇对玉米早期萌发和生长的影响，探究了金纳米簇在植物中的安全性，并通过切片观察及等离子体原子发射光谱（ＩＣＰ－ＡＥＳ）测定研究了金纳米簇在玉米细胞和组织中的吸收情况，
为金
纳米簇在植物中的应用提供了理论基础．
１
实验部分
１．１
金纳米簇的制备、纯化与表征
实验制备和盛装试剂的玻璃容器均用王水浸泡处理并洗净晾干．金纳米簇的制备参照Ｘｉｅ等
［
１４
］的
方法：将５０ｍＬ的氯金酸（ＨＡｕＣｌ４）水溶液（１０ｍｍｏｌ／Ｌ，３７℃）加入到５０ｍＬ的牛血清白蛋白（ＢＳＡ
）水
溶液（５０ｍｇ／Ｌ，３７℃）中，搅拌５ｍｉｎ后加入５ｍＬ的氢氧化钠（ＮａＯＨ）水溶液（１ｍｏｌ／Ｌ），３７℃水浴反应１２ｈ．将制得的金纳米簇１４ ０００ｒ／ｍｉｎ离心３０ｍｉｎ，取上清加入到透析袋（截留相对分子质量为１４ ０００）中透析４ｄ，之后用孔径为０．２２μｍ的微孔滤膜过滤除菌，４℃放置备用．利用ＪＥＯＬ ＪＥＭ－２１００Ｆ高分辨透射电子显微镜（ＨＲ－ＴＥＭ，日本电子株式会社）、Ｎａｎｏ Ｍｅａｓｕｒｅ软件、Ｚｅｔａｓｉｚｅｒ Ｎａｎｏ ＺＳ激光粒度仪（马尔文仪器有限公司，英国）、Ｃａｒｙ Ｅｃｌｉｐｓｅ荧光分光光度计（瓦里安公司，美国）及
Ｔｈｅｒｍｏ Ｎａｎｏｄｒｏｐ
１０００分光光度计（Ｎａｎｏｄｒｏｐ，美国）检测金纳米簇的粒径大小、ζ电势、荧光以及紫外可见吸收光谱．１．２
金纳米簇对玉米的暴露处理及其对萌发期玉米的影响
玉米种子（郑单９５８，北京德农种业有限公司）先用７０％乙醇处理２ｍｉｎ，再用无菌水清洗５次．将不第４期窦润芝，等：金纳米簇的制备、表征及对玉米种子萌发的影响同质量浓度的金纳米簇（５０，１００，２００，４００ｍｇ／Ｌ）以５ｍＬ／皿的量加入到培养皿中（含单层滤纸），
每个
培养皿均匀地放入１０粒种子，每个处理３个重复，空白对照用超纯水处理．将培养皿放置于人工气候室中，设定温度为２５℃
，湿度为８０％，光照为２４ｈ黑暗．分别统计不同浓度金纳米簇处理的玉米种子每天
的发芽数，以及金纳米簇处理第５天玉米的根长、芽长和鲜重．
１．３
玉米根部细胞压片、组织切片及荧光显微观察
暴露结束后，将玉米根用超纯水冲洗，切取根尖（约０．５ｍｍ长）进行压片处理并在Ｎｉｋｏｎ Ｅｃｌｉｐｓｅ
８０ｉ荧光显微镜（尼康公司，日本）下观察．同时取根部成熟区用５％琼脂糖包埋，利用ＬＥＩＣＡ ＶＴ１０００Ｓ振动切片机（徕卡公司，德国）制作横切切片．
１．４ 样品消解及组织中金元素含量的ＩＣＰ－ＡＥＳ测定暴露结束后，将玉米幼苗切分成根和芽两部分，分别用自来水冲洗并在超纯水中超声５ｍｉｎ
；用超纯
水洗净并吸干水分，１０５℃杀青１５ｍｉｎ，７０℃烘干至恒重．
将烘干的样品磨成粉末，取干样０．０５ｇ置于１００ｍＬ锥形瓶中，向其中加入５ｍＬ浓硝酸（ＨＮＯ
３
），
用保鲜膜封口，浸泡过夜，每个浓度３个重复．把锥形瓶转移到电热板上，１２０℃加热１ｈ后，加１ｍＬ王水浸泡１ｈ；之后将其置于６５℃烘箱中继续溶解１ｈ．将瓶内液体吸出定容至１．５ｍＬ，利用ＩＣＰ－ＡＥＳ
（Ａｏｄｉｇｙ
型，利曼公司，美国）检测金元素含量．空白设置：加等量的浓硝酸，操作同样品．
１．５
分析方法
实验数据统计分析采用软件ＳＰＳＳ １９．０，用ＡＮＯＶＡ（ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｖａｒｉａｎｃｅ，Ｔｕｋｅｙ－ＨＳＤ检验法）进行差异显著性检验（Ｐ＜０．０５）．
２
结果与分析
２．１
金纳米簇的表征
制备的金纳米簇在高分辨透射电子显微镜（ＨＲ－ＴＥＭ）下呈圆球形颗粒，平均粒径为（２．０５±０．４１）ｎｍ
（见图１ａ，ｂ）．金纳米簇在紫外－可见范围内并没有特征的吸收峰（见图１ｃ），利用荧光分光光度计检测得的
荧光光谱显示金纳米簇在４８０ｎｍ激发下于６３８ｎｍ处有吸收峰（见图１ｃ），且在紫外灯（３６５ｎｍ
）下呈鲜
红色（见图１ｄ）．利用Ｚｅｔａｓｉｚｅｒ Ｎａｎｏ ＺＳ激光粒度仪测得金纳米簇的ζ电势为（－１４．７０±０．９６）ｍＶ，
表
明金纳米簇带负电荷．
ａ金纳米簇的ＨＲ－ＴＥＭ图像；ｂ金纳米簇的粒径分布图；ｃ金纳米簇的ＵＶ－Ｖｉｓ
吸收（黑线）及
荧光光谱（红线，激发波长为４８０ｎｍ）；ｄ日光和紫外灯（３６５ｎｍ）
下的金纳米簇
图１ 金纳米簇的形态及表征
１０１东北师大学报（自然科学版）第４８卷
２．２
金纳米簇对玉米萌发的影响
不同质量浓度的金纳米簇处理玉米种子５ｄ后的形态见图２ａ．以玉米根长超过２ｃｍ作为发芽标
准［１５］，发现５０～４００ｍｇ／Ｌ的金纳米簇对玉米的发芽率没有影响．统计金纳米簇处理玉米５ｄ后的根长和芽长发现，１００，２００，４００ｍｇ／Ｌ的金纳米簇对玉米根的伸长有促进作用，与对照相比分别增加了
１８．３７％，２０．８７％和１８．２６％（见图２ｂ）；而４个质量浓度（５０，１００，２００，４００ｍｇ／Ｌ）的金纳米簇对芽的伸
长均有促进作用，与对照相比分别增加了２１．１９％
，２４．８６％，２１．１９％和２２．６０％（见图２ｃ）
．
通过分析金纳米簇处理玉米５ｄ后根与芽的鲜重发现，所有浓度的金纳米簇对根的鲜重均没有影响（见图２ｄ
）；但对芽的鲜重有促进作用，与对照相比５０，１００，２００，４００ｍｇ／
Ｌ的金纳米簇处理玉米５ｄ
后芽的鲜重分别增加了１１．８８％，２０％，１５％和２４．３８％（见图２ｅ）．
ａ不同质量浓度金纳米簇处理玉米种子５ｄ后的形态；ｂ根长；ｃ芽长；ｄ根鲜重；ｅ芽鲜重
图２ 金纳米簇对玉米萌发期根长、芽长、鲜重的影响
２．３
玉米对金纳米簇的吸收及运输
２．３．１
玉米幼根压片及切片
分别对超纯水和４００ｍｇ／Ｌ金纳米簇处理第三天的玉米幼根根尖（约０．５ｍｍ
）进行压片，发现
４００ｍｇ／Ｌ金纳米簇处理后的玉米根尖脱落细胞中存在红色荧光物质（见图３ａ，ｂ），说明金纳米簇可以
穿透玉米细胞的细胞壁和细胞膜，进入根尖脱落细胞内．同时我们对玉米幼根进行横切，在金纳米簇处理的玉米根成熟区的皮层细胞中也观察到了少量红色荧光物质（见图３ｃ，ｄ
），说明金纳米簇能够进入玉
米根部．
２０１