土壤中线虫对纳米零价铁和五氯酚复合暴露的响应机制与调控原理

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    41907342
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    侯杰
  • 依托单位：
    浙江大学
  • 学科分类：
    D0708.生态毒理学
  • 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

With the increasing application of nano-zero valent iron (nZVI) in the remediation of organochlorine (OCs) polluted soils and groundwater, it is urgent to explore the combined biological effect of nZVI and OCs. We have preliminarily found that the combined effect of nZVI and pentachlorophenol (PCP) on nematodes (C. elegans) was antagonistic at certain concentrations; moreover, nZVI and nematodes have the potential to synergistically remove PCP from soil. Based on this preliminary research, this project was aimed to illuminate molecular mechanisms and influencing factors of nematodes responding to the nZVI-PCP co-exposure in soil, and to establish and improve the interplay system of nZVI and nematodes to synergistically remove PCP within the soil. Single- and co-exposure experiments will be conducted, and technologies such as synchrotron radiation, GC/LC-MS, transcriptomics, metabolomics will be applied to reveal: the transformation of nZVI and PCP in soil and nematodes; effects of nZVI-PCP co-exposure on soil properties; and mechanisms of gene and metabolic responses in nematodes upon the exposures. The effect and mechanism of nZVI property and concentration, environmental parameters, and biological factors on the synergistically removal of PCP by nZVI-nematodes will be specifically addressed. By revealing the dominating influencing factors, the removal efficiency of PCP will be improved on the basis of biological security. This project is believed to expand the research direction of the co-effect of NMs and pollutants, and provide new technology for the control of soil pollution.
纳米零价铁(nZVI)在土壤/地下水有机氯(OCs)污染修复中的应用日益增加，亟需探明nZVI与OCs的复合生物效应。申请人前期研究发现，一定浓度下nZVI和五氯酚(PCP)对线虫的复合效应表现为拮抗，并且nZVI与线虫存在协同去除土壤PCP的潜力。本项目旨在阐明土壤中线虫对nZVI和PCP复合暴露响应机制与影响因素的基础上，构建和优化nZVI-线虫互作体系以协同去除土壤中PCP。将设置单一/复合暴露实验，运用同步辐射、液/气-质联用、转录/代谢组学等技术，系统研究nZVI和PCP在土壤和线虫中的形态转化及对土壤性质的影响，深入剖析线虫基因和代谢水平的响应机制，阐明nZVI性质与浓度、环境条件、生物累积与代谢等因素对nZVI-线虫协同去除PCP的作用机制，明确主控因素，在保障生物安全的基础上提高对PCP的去除效率。研究结果将拓展纳米材料与污染物复合效应研究的方向，为治理土壤污染提供新技术。

结项摘要

当前对纳米材料与污染物复合生物效应的研究普遍立足于评估纳米材料的环境风险。本项目在阐明土壤中线虫对纳米零价铁（nZVI）和五氯酚（PCP）复合暴露响应机制与影响因素的基础上，构建和优化nZVI-线虫互作体系以协同去除土壤中PCP。首先比较了不同粒径、表面改性铁基微纳材料对PCP污染土壤中线虫存活率的影响，发现了小粒径nZVI可显著降低PCP对线虫的毒性效应，明确了线虫促降解作用与nZVI-PCP拮抗毒性的耦合关系；基于转录-代谢多组学关联分析，筛选到胶原蛋白、谷胱甘肽、半胱氨酸等三种显著响应复合暴露的生物分子作为候选促降解化合物，利用荧光探针等分子定位技术证实了促降解分子在NMs-生物界面的空间分布；进一步通过水中模拟实验，从界面相互作用的角度揭示了表皮胶原蛋白螯合nZVI颗粒促进其在土壤中迁移，而谷胱甘肽和半胱氨酸通过溶解钝化层活化nZVI的差异化促降解机制；最后，构建了nZVI、半胱氨酸、线虫等组分对土壤PCP降解性能的响应曲面数学模型，优化了半胱氨酸强化的nZVI-线虫协同修复体系，实现了3天内高效去除土壤中PCP，在提升2.1倍PCP去除效率的同时将nZVI用量降低至单一nZVI修复技术的48.5%。研究成果不仅可为评估纳米材料的土壤环境风险提供科学依据，还为治理土壤有机污染提供了新思路。

项目成果

期刊论文数量（6）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
Multigenerational exposure to TiO2 nanoparticles in soil stimulates stress resistance and longevity of survived C. elegans via activating insulin/IGF-like signaling
多代暴露于土壤中的 TiO2 纳米粒子可通过激活胰岛素/IGF 样信号传导刺激存活的线虫的抗逆性和寿命
  • DOI：
    10.1016/j.envpol.2020.114376
  • 发表时间：
    2020-08-01
  • 期刊：
    ENVIRONMENTAL POLLUTION
  • 影响因子：
    8.9
  • 作者：
    Hu, Chao;Hou, Jie;Lin, Daohui
  • 通讯作者：
    Lin, Daohui
Binding Force and Site-Determined Desorption and Fragmentation of Antibiotic Resistance Genes from Metallic Nanomaterials
金属纳米材料中抗生素抗性基因的结合力和定点解吸和断裂
  • DOI：
    10.1021/acs.est.1c02047
  • 发表时间：
    2021-06-17
  • 期刊：
    ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY
  • 影响因子：
    11.4
  • 作者：
    Lu, Xinye;Hou, Jie;Lin, Daohui
  • 通讯作者：
    Lin, Daohui
Nano-Zoo Interfacial Interaction as a Design Principle for Hybrid Soil Remediation Technology
纳米动物园界面相互作用作为混合土壤修复技术的设计原理
  • DOI：
    10.1021/acsnano.1c05180
  • 发表时间：
    2021-08-23
  • 期刊：
    ACS NANO
  • 影响因子：
    17.1
  • 作者：
    Hou, Jie;Hu, Chao;Lin, Daohui
  • 通讯作者：
    Lin, Daohui
Multidimensional bioresponses in nematodes contribute to the antagonistic toxic interaction between pentachlorophenol and TiO2 nanoparticles in soil
线虫的多维生物反应有助于土壤中五氯苯酚和二氧化钛纳米粒子之间的拮抗毒性相互作用
  • DOI：
    10.1016/j.jhazmat.2021.127587
  • 发表时间：
    2021-12-09
  • 期刊：
    JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS
  • 影响因子：
    13.6
  • 作者：
    Hou, Jie;Hu, Chao;Lin, Daohui
  • 通讯作者：
    Lin, Daohui
Nano-bio interfacial interactions determined the contact toxicity of nTiO2 to nematodes in various soils
纳米生物界面相互作用决定了nTiO2对各种土壤中线虫的接触毒性
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Science of the Total Environment
  • 影响因子：
    9.8
  • 作者：
    Jie Hou;Chao Hu;Yanlong Wang;Jianying Zhang;Jason C. White;Kun Yang;Daohui Lin
  • 通讯作者：
    Daohui Lin

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  • 通讯作者：
    侯杰

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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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