叶面和根系暴露途径下纳米银对生菜(Lactuca sativa L.)的毒性效应及其机制

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纳米银(AgNPs)因其具有良好的抗菌性能,已广泛应用于消费品、医药、科技等领域。AgNPs的大量生产和广泛使用不可避免地导致其释放到环境中去,并通过多种途径(如:大气沉降、污水灌溉和污泥农用等)进入土壤。土壤是陆地生态系统的重要组成部分,土壤中AgNPs污染问题势必会影响陆地生态系统的安全。鉴于植物是陆地生态系统的初级生产者,是陆地生态系统食物链的基础,AgNPs的植物吸收、积累与转化等问题值得深入研究。叶面和根系暴露是AgNPs进入植物体的两个主要途径,而目前,大多数研究集中于植物根系暴露途径,叶面暴露途径研究不足。随着高浓度AgNPs杀菌和杀虫喷施剂在农业生产中的广泛应用,与叶面暴露途径相关的植物效应给予更多关注,有助于全面评估AgNPs环境风险。本论文研究了不同暴露途径(叶面暴露、根系暴露)下AgNPs的植物的毒性(生物量和氧化性损伤)、生物累积和赋存形态,探究暴露途径、纳米银赋存形态和植物毒性效应之间的内在联系,以期为农田食品安全提供基础数据。本论文的主要结论如下:(1)AgNPs暴露途径显著影响生菜的植物累积和毒性效应。在相同AgNPs暴露水平下,叶面暴露下生菜地上部分生物Ag累积量是根系暴露的2.6-7.6倍,而植物毒性效应较小。相同Ag暴露水平下,根系暴露生菜地上部分生物量下降了75.9%,是叶面暴露的1.7倍,细胞氧化性损伤(H2O2:1038.7±131.1μmol·g-1vs.570.0±71.1μmol·g-1;MDA:6.7±0.7μmol·g-1 vs.4.2±0.6μmol·g-1)更明显。TEM和AFM均检测到生菜叶片亚细胞结构受损。(2)暴露途径显著影响生菜体内Ag的亚细胞分布和化合态。与根系暴露途径相比,叶面暴露途径生菜内有更多的Ag位于生物解毒部分(叶面暴露29.2–53.0%vs.根系暴露12.8–45.4%)和较少的Ag结合在无机形态(6.1–11.9%vs.14.1–19.8%),揭示了根系暴露途径下,生菜Ag的累积量大而所受的毒性较小。(3)不受暴露途径和Ag形态(纳米颗粒,溶解Ag+)影响,生菜叶片中均可检测到含Ag纳米颗粒,且植物体内的纳米颗粒粒径(24.8-38.6 nm)显著大于原始颗粒粒径(16.5±0.2 nm),表明了Ag的生物转化行为。
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