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铁基纳米酶缓解镉胁迫植物效应及机制研究

中文摘要

耕地土壤镉含量过高是影响作物产量的主要非生物因素，迫切需要解决这一问题来

养活全球日益增长的人口。近年来，纳米酶因其独特的性质在包括农业在内的各个行业

得到了广泛的应用。在纳米酶中，铁基纳米酶可用于缓解作物的非生物胁迫，但有关铁

基纳米酶缓解重金属引起的植物生长抑制和氧化胁迫的文献资料有限。本文选用前驱体

FeOMNPs

合成了四氧化三铁纳米酶（34），并将表征优良的四氧化三铁纳米酶应用于小

麦（水培）和辣椒（土培）的实验中，本文旨在研究用不同浓度梯度的FeOMNPs处

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理小麦和辣椒，对Cd胁迫下小麦和辣椒生长生理和体内镉(Cd)积累的影响。主要内容

如下：

（1）采用简单、便捷的一步水热合成法合成了FeOMNPs，首先以六水合三氯化

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铁、乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮和无水乙酸钠为原材料加热得到FeOMNPs，表征结果表

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明合成的FeOMNPs结构稳定、在水中分散性和生物相容性良好。

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2FeOMNPs

（）利用六水合三氯化铁作为前驱体，乙二醇作为还原剂，合成34，将

其稀释成三个不同浓度梯度（10、30、50mg/L）的溶液，在镉胁迫（30mg/LCdCl）环

2

境下萌发，应用于单子叶植物小麦种子的引发水培中，培育半个月后，通过测定小麦植

株的形态指标和生理指标来探究铁基纳米酶缓解镉胁迫对小麦生长和生理的影响及机

制。结果表明FeOMNPs可以有效缓解镉胁迫对小麦植株产生的毒害作用。与对照相

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比，FeOMNPs对小麦的根长、茎长、光合作用有促进作用。FeOMNPs显著提高了

3434

Cd胁迫下小麦叶片的超氧化物歧化酶、过氧化物酶活性和过氧化氢酶活性。根、地上

部和籽粒中Cd含量随FeOMNPs施用量的增加而显著降低，Fe含量则反之。小麦不

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Cd50mg/kgFeOMNPs

同组织对的吸收呈线性下降。当添加的34时，根、地上部和叶片

中的Cd含量最低。

（3）将FeOMNPs稀释成五个不同浓度梯度（10、30、60、90和120mg/L）的

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30mg/LCdCl

溶液和镉胁迫（2）组合应用于双子叶植物辣椒幼苗的土培实验中，培养至

辣椒结籽后，测定辣椒植株的生理情况和金属Cd和Fe含量的积累。结果表明FeOMNPs

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亦能有效缓解镉胁迫对辣椒植株产生的毒害作用。土壤应用FeOMNPs隔离了土壤中

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I

的Cd和其他有毒元素，减少了辣椒中重金属的积累。同时金属铁基纳米