罗勒等芳香植物对土壤多环芳烃的吸收积累和代谢机理研究

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基本信息

  • 批准号：
    41907094
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    马莉
  • 依托单位：
    上海交通大学
  • 学科分类：
    D0701.环境土壤学
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are one kind of persistent organic pollutants of importance which cause extensive environmental concern. Phytoremediation is a hot topic of soil PAHs remediation. Previous phytoremediation research with crops as dominant remediation plants failed to fulfill eco-security, sustainability and aesthetics. Additionally, it remains unclear concerning the metabolic mechanisms of PAH detoxification. Therefore, in this research, aromatic plant represented by basil, vetiver and lemon grass which are used majorly for landscaping and essential oil production will be selected as candidates to investigate the uptake, accumulation and metabolic pathways of PAHs by aromatic plants. Hydroponics and soil pot experiments combined with chromatography-spectrometry analytical techniques will be employed to disclose the applicability and mechanisms of aromatic plant-assisted remediation. Given that basil etc. are rich in lipid-soluble secondary metabolites; while lipid content is a key plant trait accounting for PAH uptake and accumulation, the research will also investigate the influence of soil PAHs on essential oils, as well as the dynamic distribution of PAHs in plant lipid-water phase, with the aim to discover the effects of lipid-soluble secondary metabolites on plant uptake, accumulation and metabolism of soil PAHs. This research will provide scientific proofs for an effective, safe and sustainable application of phytoremediation techniques.
多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs）是环境中受广泛关注的一类重要持久性有机污染物。植物修复是PAHs污染土壤修复的热点。以往以农作物为主要修复植物的研究达不到安全、可持续和景观美学的效果，有关植物代谢PAHs脱毒的机理也不完全清楚。 因此，本项目以景观绿化和精油生产两用的芳香植物罗勒、香根草、柠檬草为修复植物，采用水培和土壤盆栽实验，结合色谱质谱分析技术研究罗勒等植物对土壤PAHs的吸收积累和代谢路径，以揭示其修复PAHs污染土壤的适应性和机理。鉴于罗勒等芳香植物脂溶性次生代谢产物含量较高，而脂肪含量是影响PAHs吸收积累的最重要植物生物特性，本项目亦研究了PAHs对植物精油的影响及PAHs在植物脂相和水相之间的动态分配，以进一步阐明脂溶性次生代谢产物对PAHs吸收积累和代谢的影响。本研究为植物修复技术的有效、安全、可持续实施提供理论依据。

结项摘要

多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs）是环境领域受广泛关注的一类持久性有机污染物。环境中绝大多数的PAHs汇集到土壤中，对人类健康造成潜在威胁。植物修复是PAHs污染土壤修复的前沿。不同于以往以作物为植物修复载体的研究，本项目选用油用和观赏两用的芳香植物罗勒为修复植物代表，以16种PAHs为目标污染物，以工业区一PAHs污染严重的实地土壤为修复样本开展盆栽实验，利用GC-MS分析土壤中16种PAHs的动态变化及PAHs在植物体内的生物积累，并研究了PAHs污染对植物次生代谢产物的影响，结果发现植物种植105d后可去除～14.4%的土壤Σ16PAHs，土壤中低环PAHs优先被去除，使高环PAHs在土壤中累积逐渐增加。植物通过根系吸收对土壤PAHs去除率的贡献率不足2%，可见土壤PAHs的去除绝大部分归功于根际微生物降解。此外，PAHs污染对植物生长及植物挥发性次生代谢产物的产量和质量并未产生明显影响。菲和植物的水培实验结合GC-MS和UPLC-UV-QTOF-MS分析，结果表明菲在植物体内首先被氧化成水溶性强的酸和酯类，这些中间产物接着跟糖苷类物质轭合形成水溶性更强的无毒性污染物或者形成聚合物贮存在细胞中。本研究结果说明罗勒对PAHs污染土壤具有较强的适用性，今后可将罗勒等芳香植物应用到联合修复体系中强化脱污性能。

项目成果

期刊论文数量（4）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
Kill three birds with one stone: Iron-doped graphitic biochar from biogas residues for ammonium persulfate activation to simultaneously degrade benzo[a]pyrene and improve lettuce growth
一石三鸟：沼渣中的掺铁石墨生物炭用于过硫酸铵活化，同时降解苯并[a]芘并促进生菜生长
  • DOI：
    10.1016/j.cej.2021.132844
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子：
    15.1
  • 作者：
    Xiaoying Li;Zhou Yu;Qincheng Chen;Chen Wang;Li Ma;Guoqing Shen
  • 通讯作者：
    Guoqing Shen
Synergic remediation of polycyclic aromatic hydrocarbon-contaminated soil by a combined system of persulfate oxidation activated by biochar and phytoremediation with basil: A compatible, robust, and sustainable approach
通过生物炭激活的过硫酸盐氧化和罗勒植物修复的组合系统对多环芳烃污染的土壤进行协同修复：一种兼容、稳健和可持续的方法
  • DOI：
    10.1016/j.cej.2022.139502
  • 发表时间：
    2022-09
  • 期刊：
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子：
    15.1
  • 作者：
    Xiaoying Li;Qiren Tan;Ying Zhou;Qincheng Cehn;Peng Sun;Guoqing Shen;Li Ma
  • 通讯作者：
    Li Ma
Bioremediation of a polycyclic aromatic hydrocarbon-contaminated urban soil: degradation dynamics and phytotransformation pathways
多环芳烃污染的城市土壤的生物修复：降解动力学和植物转化途径
  • DOI：
    10.1007/s11368-021-03108-5
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Journal of Soils and Sediments
  • 影响因子：
    3.6
  • 作者：
    Ma Li;Yao Lei;Li Yuhong
  • 通讯作者：
    Li Yuhong
Polycyclic aromatic hydrocarbons in soil-turfgrass systems in urban Shanghai: Contamination profiles, in situ bioconcentration and potential health risks
上海城区土壤-草坪系统中的多环芳烃：污染概况、原位生物富集和潜在健康风险
  • DOI：
    10.1016/j.jclepro.2021.125833
  • 发表时间：
    2021-03
  • 期刊：
    Journal of Cleaner Production
  • 影响因子：
    11.1
  • 作者：
    Li Ma;Yuhong Li;Lei Yao;Hongmei Du
  • 通讯作者：
    Hongmei Du

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  • DOI：
    10.15909/j.cnki.cn61-1347/r.003324
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
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  • 作者：
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  • 通讯作者：
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  • 作者：
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  • 通讯作者：
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其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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