典型人工纳米材料干扰拟南芥生长繁殖及其与除草剂的复合毒理

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21577128
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0607.环境毒理与健康
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

The nanotechnology field is one of the fastest growing area of research and technology. The manufactured nanomaterials were frequently detected and monitored in the environment, and thus a new field of research emerged--nanotoxicology. However, there remain many unknown details about the interaction of nanoparticles and biological systems. We will select Arabidopsis thaliana as the plant model species in this project; because it’s whole genome sequencing and gene function has been analyzed on a large-scale, make Arabidopsis thaliana better than other plants for environmental molecular toxicology research. In this project, our research will underway to determine the mechanisms of biological response to manufactured nanomaterials and their joint toxicity with herbicides at the entire body, cellular and molecular levels. We will analyze the following points systematically: (1) the impacts of nanomaterials on plant various metabolic pathways in vegetative phase; (2) the impacts of nanomaterials on plant flowering, breeding in reproductive phase; (3) the joint impacts between nanomaterials and organic pollutants (herbicides) to generate the toxicity of plants. This research will help us to understand the comprehensive effects of residual nanomaterials on systematic growth, reproduction and diversity of plants, and increase our understanding of nanomaterials biological effects. At the same time, it is the key objective to research the toxicity and environmental risks of nanomaterials for the safe use of nanotechnology and to promote sustainable development of this rapidly flourishing industry, and for escaping the past axiom of pollute first, clean up later. It is beneficial to the development of nanomaterials.
纳米科技是当前发展最快的科学研究和技术开发领域之一。人工纳米材料是一种新型环境污染物,常在环境中检出,是当前毒理学研究热点。但对纳米材料的植物毒理,尤其对植物开花、繁殖等缺乏足够关注和研究。拟南芥为常用模式植物,有成熟的培养方法和丰富的分子生物研究手段。拟南芥全基因组的完整测序及大规模基因功能分析,因而比其它植物更适合于分子毒理学研究。本项目将以拟南芥为例,从生物整体、细胞、分子等层面研究纳米材料及其与除草剂的复合毒理;系统分析:(1)纳米材料对植物营养生长中各代谢途径影响;(2) 纳米材料对植物开花、繁殖等生殖阶段的影响;(3) 纳米材料与有机污染物(除草剂)对植物的复合毒性。项目的研究将帮助我们全面了解纳米材料对植物生长、特别是对植物生殖及多样性影响,增加对纳米材料生物效应的认识;同时,加强人工纳米材料环境效应与风险的研究,抛开“先发展后治理”老路,做到未雨绸缪,促进纳米材料健康发展。

结项摘要

本项目旨在研究典型纳米材料对拟南芥营养和生殖生长的影响,并分析其与除草剂的复合毒性。研究发现大部分纳米材料(包括金属纳米颗粒和碳纳米材料)处理植物后,可以诱导植物的氧化损伤并抑制植物生长;也有小部分纳米材料(如纳米氧化铝颗粒)的低浓度处理对植物有益,能促进其根系生长。其中,纳米银和纳米氧化铝等可通过改变拟南芥营养阶段多个代谢通路的基因转录水平和代谢物活性,实现对其生长的调控。此外,纳米银对结实期拟南芥花器官形态有较大影响,减少种荚长度并降低果实质量,在纳米银暴露下产生的拟南芥子代对纳米银再次暴露有更高的敏感性,即造成了遗传毒性。研究还发现纳米材料与除草剂能造成复合效应:其中纳米银和禾草灵、多壁碳纳米管和百草枯具有拮抗效应;而多壁碳纳米管与草甘膦则具有协同效应。项目共发表SCI收录论文24篇,申请专利2件,其中部分发表在ISME J,Microbiome,Environ Pollut,J Agric Food Chem,Sci Total Environ等环境领域知名期刊上。

项目成果

期刊论文数量(24)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
A comparison of the effects of copper nanoparticles and copper sulfate on Phaeodactylum tricornutum physiology and transcription
纳米铜和硫酸铜对三角褐指藻生理和转录影响的比较
  • DOI:
    10.1016/j.etap.2017.08.029
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Environmental Toxicology and Pharmacology
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Zhu Youchao;Xu Jiahui;Lu Tao;Zhang Meng;Ke Mingjing;Fu Zhengwei;Pan Xiangliang;Qian Haifeng
  • 通讯作者:
    Qian Haifeng
Interaction of chiral herbicides with soil microorganisms, algae and vascular plants
手性除草剂与土壤微生物、藻类和维管植物的相互作用
  • DOI:
    10.1016/j.scitotenv.2016.12.092
  • 发表时间:
    2017-02-15
  • 期刊:
    SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Asad, Muhammad Asad Ullah;Lavoie, Michel;Qian, Haifeng
  • 通讯作者:
    Qian, Haifeng
Interacting effect of diclofop-methyl on the rice rhizosphere microbiome and denitrification
甲基禾草灵对水稻根际微生物组和反硝化作用的相互作用
  • DOI:
    10.1016/j.pestbp.2018.03.002
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Pesticide Biochemistry and Physiology
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Qian Haifeng;Zhu Youchao;Chen Si;Jin Yujian;Lavoie Michel;Ke Mingjing;Fu Zhengwei
  • 通讯作者:
    Fu Zhengwei
Effect of salicylic acid on fatty acid accumulation in Phaeodactylum tricornutum during stationary growth phase
水杨酸对三角褐指藻稳定生长期脂肪酸积累的影​​响
  • DOI:
    10.1007/s10811-017-1191-6
  • 发表时间:
    2017-06
  • 期刊:
    Journal of Applied Phycology
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Xu Jiahui;Fan Xiaoji;Li Xingxing;Liu Guanfu;Zhang Zhenyan;Zhu Youchao;Fu Zhengwei;Qian Haifeng
  • 通讯作者:
    Qian Haifeng
Distinct physiological and molecular responses in Arabidopsis thaliana exposed to aluminum oxide nanoparticles and ionic aluminum
拟南芥暴露于氧化铝纳米颗粒和铝离子时的独特生理和分子反应
  • DOI:
    10.1016/j.envpol.2017.04.073
  • 发表时间:
    2017-09-01
  • 期刊:
    ENVIRONMENTAL POLLUTION
  • 影响因子:
    8.9
  • 作者:
    Jin, Yujian;Fan, Xiaoji;Qian, Haifeng
  • 通讯作者:
    Qian, Haifeng

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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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