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我国科学家发现纳米材料抑制水稻“铅毒”机制

来源:中国科学报 2018-05-16 12:35

 

 

近日,我国科学家研究发现,纳米羟基磷灰石在抑制铅离子方面具有显着作用,而相关抑制机制的研究有望推广到其他粮食作物上。该研究成果近日发表在国际学术期刊《环境科学·纳米》杂志上。

纳米羟基磷灰石对铅有较强的吸附能力,在纳米颗粒尺寸范围内,该物质拥有非常大的比表面积、高密度的活性位点及强大的吸附能力,因此被广泛运用于水体和土壤中铅污染的修复。但是,纳米羟基磷灰石在水稻体内的迁移转化过程及其在水稻根部对铅的固定机制尚不清楚。

中国科学院固体物理研究所环境与能源纳米材料中心研究团队深入研究了水培条件下纳米羟基磷灰石在水稻根细胞中的传输与分布,并探讨了该物质降低铅在水稻体内的毒性和迁移性方面的机制。

该中心副主任张海民告诉《中国科学报》记者,如何在不影响植物果实和土壤养分条件下,使用纳米材料固定土壤及水溶液中的重金属元素,同时在修复被污染土壤的过程中不造成二次污染,寻找纳米材料中的天然矿物质是一个重要方向。科研人员尝试了一系列物质,纳米羟基磷灰石就是其中的一种。

中心工作人员马兰介绍,纳米羟基磷灰石进入水稻根部,并在根系中作为阻挡层捕获铅离子,抑制了铅从根部向地上部的转运,进而降低铅离子的生物毒害。其固定机制主要体现在通过水稻根细胞中存在的纳米羟基磷灰石颗粒与铅离子结合,将铅离子转化为根细胞中的铅沉积物,一方面减少铅离子对根部正常生长的干扰,另一方面减少铅离子向地上部分的迁移,最终达到对铅离子的固定作用。

具体来说,就是采用水培方式,将水稻秧苗放在含有纳米羟基磷灰石物质的营养液中,使纳米羟基磷灰石颗粒在水稻秧苗的根部附着,铅离子慢慢地向水稻秧苗的根部迁移,然后被纳米羟基磷灰石颗粒吸附,这样,土壤中的铅离子由游离态变为沉积物,固定在水稻的根部。

对于环境纳米材料抑制铅的作用机制的研究成果,还可以延伸到其他领域。比如,可以利用纳米材料的特性,抓捕土壤污染中的其他重金属镉、砷、汞等。该研究为减少铅在水稻以及其他粮食作物体内吸收和转移提供了技术支撑。

张海民说:“与水稻相比,其他粮食作物的生长环境不同,对土壤的酸碱性要求也不同,抑制重金属的机制也不同,这些都有待深入研究。”(生物谷Bioon.com)

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