《微/納米結構羥基磷灰石調控水稻根系吸收Pb的微觀機理》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由葉新新擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：微/納米結構羥基磷灰石調控水稻根系吸收Pb的微觀機理
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：葉新新
- 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
土壤中鉛（Pb）向水稻中傳輸並且在籽粒中富集嚴重影響了稻米的品質和食品的安全，已引起了社會的廣泛關注。本項目擬採用將微/納米結構材料羥基磷灰石（HAP）套用於水稻根部，在根部形成重金屬Pb的阻擋層來減少水稻地上部Pb的吸收。通過對水稻根部的切片和HAP染色的方法，利用掃描電鏡和雷射共聚焦顯微鏡研究HAP在水稻根表的吸附和根內的吸收、轉移和分布；利用透射電鏡確定小尺寸HAP在根細胞和亞細胞中的分布和定位；闡明HAP在水稻根表吸附和根內吸收與HAP形貌和尺寸的關係。在人工模擬Pb污染的環境條件下，研究存在於根部的HAP對Pb的固定效果，並通過掃描/透射電鏡和ICP-MS相結合的方法揭示微/納米結構羥基磷灰石在水稻根表和根內調控水稻Pb吸收的微觀機理，以期建立一種利用納米技術減少Pb在水稻體內吸收和轉移的新方法。本研究對於保證區域農產品安全、提高稻米質量、保障人體健康具有重要意義。
結題摘要
水稻中Pb的吸收和富集會嚴重影響稻米的食用安全，因而減少水稻體內Pb濃度(尤其是籽粒)具有重要意義。本項目從微納結構羥基磷灰石(mnHAP)對水稻根表Pb的化學行為、納米羥基磷灰石(nHAP)在根內的分布和歸趨及其對根內Pb有效性的作用過程和機制等方面開展研究，主要結論為：(1)水稻根表可以吸附大量mnHAP，該種形貌和大小的HAP不能進入根內；mnHAP在根表可以通過離子交換和沉澱反應將Pb2+的形態改變，並減少其向根內部的轉移；(2)水稻根部可以吸收nHAP(球狀，粒徑大小：20±5 nm)。在Pb處理14天后，與對照相比，nHAP處理的水稻對Pb2+的耐性增強並且地上部Pb含量顯著降低。透射電鏡和能譜結果表明，與Pb2+作用後，nHAP形貌發生顯著變化，形成了針狀或塊狀含Pb物質。並且反應產物主要分布在植物根部的細胞壁周圍以及細胞間隙和液泡中。(3)通過盆栽實驗研究發現，在培養前期(分櫱期) nHAP可以減少水稻Pb的吸收，後期(孕穗和成熟期)的阻控效果不是很理想。這主要是因為水稻一直生長，而固定材料的長效性不足造成的。以上的結果對利用納米技術在植物根表和根內調控Pb的有效性具有較重要的參考意義。
