基于转录组学揭示腐殖酸影响纳米三氧化二铬对小球藻的毒性机制

纳米材料(MNPs)暴露于天然水体中会与溶解性有机物(DOM)相互作用,影响其生物效应,但对于DOM作用下MNPs毒性机制的研究还不充分。分析了不同DOM对纳米三氧化二铬(nCr_(2)O_(3))胁迫条件下小球藻生长生理影响,同时基于转录组学揭示了腐殖酸(HA)和nCr_(2)O_(3)共暴露条件下对小球藻的毒性作用机理。结果表明,加入HA后,小球藻的细胞密度和光合色素含量均显著提高,这在一定程度上缓解了nCr_(2)O_(3)对藻细胞的光合活性的影响。同时,海藻酸(AA)在长期作用下加重了nCr_(2)O_(3)对小球藻的毒性效应,而牛血清蛋白(BSA)对藻细胞密度和光合活性并未产生显著的影响。在1-10mg·L^(-1)范围内,HA对nCr_(2)O_(3)的毒性缓解作用与HA浓度呈正相关,且随着培养时间的增加,HA对nCr_(2)O_(3)的毒性缓解作用更加明显。相应的,低浓度的HA就可显著减轻由n Cr_(2)O_(3)所引起藻细胞内的氧化应激,减少活性氧(ROS)的累积。通过细胞结构观察,HA可以减轻由内化的nCr_(2)O_(3)对叶绿体造成的细胞器损伤,减少细胞空泡化,同时形成具有解毒功能的电子致密颗粒。转录组结果显示,加入HA使DNA复制相关基因表达上调,以及通过影响藻细胞碳水化物代谢和脂质代谢过程来缓解nCr_(2)O_(3)的毒性作用。因此,HA通过与nCr_(2)O_(3)相互作用,诱导小球藻内相关基因表达水平的变化来缓解nCr_(2)O_(3)的毒性效应。该研究从分子层面对进一步明确纳米颗粒在实际水体中的生物效应及控制策略提供理论依据。

两种金属纳米材料对黄菖蒲生长及生理特性的影响

基于西安浐灞河湿地植物调查,选取优势种水生植物黄菖蒲(Acorus gramineus)为试验植物,探讨了金属纳米二氧化钛(TiO_(2)NPs)和纳米氧化锌(ZnO NPs)不同质量浓度胁迫对其生长和生理特性的影响。结果表明:不同浓度的金属纳米材料TiO_(2)NPs对水生植物黄菖蒲株高和叶长有一定的抑制作用,且胁迫浓度越高,其抑制作用越强,低浓度ZnO NPs有明显促进作用,高浓度表现出抑制作用;低浓度ZnO NPs对黄菖蒲根系生长有明显的刺激作用,增幅为110.64%,其余浓度对其抑制的作用更大;与未受胁迫的处理相比,不同浓度的2种纳米材料胁迫下黄菖蒲叶片叶绿素含量显著降低,且TiO_(2)NPs浓度越高,降幅越大;黄菖蒲叶片丙二醛含量均随纳米材料浓度升高而增多,随着时间的延续,TiO_(2)NPs胁迫下有所下降,ZnO NPs胁迫下其叶片丙二醛含量较稳定;受金属纳米材料胁迫的菖蒲叶片过氧化物酶活性前期均大于未受胁迫的其活性,且加入的浓度越高,植物叶片抗氧化酶活性越强。

2种金属纳米材料对土壤酶活性的影响

基于模拟试验及室内分析考察了金属纳米氧化锌(ZnO NPs)和纳米二氧化钛(TiO_(2) NPs)不同质量浓度胁迫对土壤酶活性的影响。结果表明:不同质量浓度纳米材料对4种土壤酶活性均有不同程度的影响。初期2种纳米材料对土壤脲酶活性有促进作用,低浓度(10mg/kg)的ZnO NPs刺激作用显著,30d时1000mg/kg的ZnO NPs及TiO_(2) NPs均表现出抑制作用;ZnO NPs对土壤磷酸酶活性有抑制作用,30d时有随其浓度的增加抑制作用呈增强的趋势,最大降幅为42.33%,TiO_(2) NPs对土壤磷酸酶活性的影响基本表现为抑制—促进—抑制作用趋势;ZnO NPs对土壤蔗糖酶活性有抑制作用,且100mg/kg的ZnO NPs抑制作用显著,10mg/kg的TiO_(2) NPs在前期有较小的促进作用,随着时间的延续表现出先抑制后低浓度呈促进作用;初期2种纳米材料对土壤过氧化氢酶影响不明显,随着时间的延续到30d时,提高了过氧化氢酶活性,且1000mg/kg的ZnO NPs、100mg/kg的TiO_(2) NPs促进作用显著。