《納米鐵對土壤生物毒性效應快速分子診斷技術研究》是依託南開大學，由李鐵龍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：納米鐵對土壤生物毒性效應快速分子診斷技術研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李鐵龍
- 依託單位：南開大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本課題以建立納米材料對土壤生態毒性效應快速評測方法為目的；選取環境修復常用材料納米鐵為研究對象，以赤子愛勝蚓為供試生物，利用分子生物學技術，研究不同特性納米鐵材料對蚯蚓的毒性效應，包括應激行為和急性毒性效應、信號傳導機制及氧化損傷作用、跨膜機制及基因損傷等，且探明DNA損傷與納米材料特性之間的相關性；並通過實時定量PCR、基因晶片技術對DNA分子診斷標靶基因進行研究，篩選出對納米鐵毒性效有特異性回響的基因，並構建與之相對應的赤子愛勝蚓基因表達關係模型；在此基礎上，針對已篩選出的有明確表達差異的目標基因，設計納米生物探針建立納米鐵毒性效應快速評測方法，為納米產品的生物安全性評價、制訂納米企業工作環境的各項標準的提供依據。
結題摘要
課題組進行了不同特性（粒徑、表面組成、投加劑量）納米鐵(nZVI)對赤子愛勝蚓的慢性毒性效應和迴避實驗研究。發現nZVI對蚯蚓的慢性毒性作用和迴避行為與其的染毒時間、濃度以及納米鐵的類型均呈正相關。且nZVI濃度的升高導致蚯蚓體內蛋白質含量增加。同時蚯蚓體內三種抗氧化酶對nZVI濃度回響不同，在低濃度時CAT、SOD和GSH-PX均無回響，在高濃度時都呈現先增加後降低的趨勢，但無顯著的劑量-效應關係。通過體腔細胞DNA損傷實驗發現經過28d，nZVI對赤子愛勝蚓體腔細胞未產生明顯的DNA損傷。但隨著納米鐵濃度的升高和接觸時間的增加，中性紅保持時間逐漸縮短，納米鐵對蚯蚓體腔細胞溶酶體膜有明顯的損傷作用，並呈現“劑量-效應”關係。nZVI對赤子愛勝蚓的急性毒性效應研究表明，納米鐵屬於低毒。以實時定量PCR、單細胞凝膠電泳（SCGE）、酶活及蛋白等方法評估了nZVI對蚯蚓抗氧化酶活性（SOD、CAT）及酶蛋白的基因表達（SODmRNA、CATmRNA）、抗氧化物含量（GSH、MT）及防禦蛋白基因表達（MTmRNA）、脂質過氧化物產物MDA含量，以及DNA損傷等生理指標的影響, nZVI干擾了蚯蚓的細胞氧化還原體系，SOD和CAT的基因表達均有不同程度上調，酶活最高上升2.59倍，脂質過氧化產物MDA含量升高可達2.4倍。重金屬類的生物標誌物可指示nZVI暴露，其中GSH合成量最多上升了1.85倍，效應更明顯持久的是MT（6.4倍）和MTmRNA（7.9倍），存在一定的劑量效應關係。單細胞凝膠電泳（SCGE）評估證明nZVI對大腸桿菌及蚯蚓體腔細胞沒有DNA損傷。以細菌16SrDNA變性梯度凝膠電泳法（DGGE）分析了nZVI染毒后土壤及其中生物群落的變化，其他指標包括土壤物理結構、化學性質、微生物多樣性指數，以及蚯蚓在其中的影響，證明nZVI對土壤性質的影響，1g/kg和10g/kg劑量納米鐵的加入能夠提高土壤微生物群落多樣性，兩個劑量沒有顯著差異。
