二氧化钛纳米颗粒对玉米幼苗吸收镉及其植物毒性的影响

郑泽其; 李剑涛; 吴佳妮; 连加攀; 史瑞滢; 刘维涛

文章摘要

二氧化钛纳米颗粒对玉米幼苗吸收镉及其植物毒性的影响

Impact of titanium dioxide nanoparticles on cadmium uptake in maize seedlings and its phytotoxicity

投稿时间：2021-08-18

DOI：10.13254/j.jare.2021.0535

中文关键词: 纳米金属颗粒，镉，玉米，植物毒性，植物修复

英文关键词: metal nanoparticles, cadmium, maize, phytotoxicity, phytoremediation

基金项目:国家自然科学基金项目（41471411）；国家重点研发计划项目（2020YFC1808800）

作者	单位	E-mail
郑泽其	南开大学环境科学与工程学院污染过程与基准教育部重点实验室/天津市城市环境污染诊断与修复技术工程中心, 天津 300350
李剑涛	南开大学环境科学与工程学院污染过程与基准教育部重点实验室/天津市城市环境污染诊断与修复技术工程中心, 天津 300350
吴佳妮	南开大学环境科学与工程学院污染过程与基准教育部重点实验室/天津市城市环境污染诊断与修复技术工程中心, 天津 300350
连加攀	南开大学环境科学与工程学院污染过程与基准教育部重点实验室/天津市城市环境污染诊断与修复技术工程中心, 天津 300350
史瑞滢	南开大学环境科学与工程学院污染过程与基准教育部重点实验室/天津市城市环境污染诊断与修复技术工程中心, 天津 300350
刘维涛	南开大学环境科学与工程学院污染过程与基准教育部重点实验室/天津市城市环境污染诊断与修复技术工程中心, 天津 300350	lwt@nankai.edu.cn

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中文摘要:

为研究二氧化钛纳米颗粒（TiO₂ NPs）对镉（Cd）的植物毒性及吸收分布的影响，于2020年5—7月采用土壤盆栽试验，探究了不同浓度TiO₂ NPs （0、50、200 mg·kg^-1）和Cd （0、2、10、50 mg·kg^-1）处理对玉米幼苗生长、叶绿素含量、抗氧化酶活性及Cd吸收的影响。结果表明： 200 mg·kg^-1 TiO₂ NPs的施用可显著（P<0.05）提高50 mg·kg^-1 Cd胁迫下玉米幼苗的干质量。在Cd浓度为50 mg·kg^-1时，外源添加200 mg·kg^-1 TiO₂ NPs可使玉米幼苗的叶绿素a和叶绿素b含量分别显著（P<0.05）增加42.48%和35.55%。在Cd和TiO₂ NPs的共同暴露下，随着TiO₂ NPs浓度的增加，超氧化物歧化酶（SOD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、过氧化物酶（POD）的活性均逐渐增强。当Cd处理浓度为10 mg·kg^-1时，添加50 mg·kg^-1 TiO₂ NPs显著提高了Cd的转运系数和Cd提取量。研究表明，TiO₂ NPs有望应用于强化植物修复土壤Cd污染。

英文摘要:

To study the effects of titanium dioxide nanoparticles（TiO₂ NPs）on plant toxicity, uptake, and distribution of cadmium（Cd） , a pot-culture experiment was conducted from May to July 2020. The effects of different concentrations of TiO₂ NPs（0, 50 mg·kg^-1, and 200 mg·kg^-1）and Cd（0, 2, 10 mg·kg^-1, and 50 mg·kg^-1）on growth, chlorophyll content, antioxidant enzyme activity, and Cd uptake in maize seedlings were investigated. The results showed that the application of 200 mg · kg^-1 TiO₂ NPs significantly（P<0.05）increased the dry weight of maize seedlings under 50 mg·kg^-1 Cd stress. When the Cd concentration was 50 mg·kg^-1, the exogenous addition of 200 mg·kg^-1 TiO₂ NPs significantly（P<0.05）enhanced chlorophyll a and b content by 42.48% and 35.55%, respectively. Under the co-exposure of Cd and TiO₂ NPs, with the increase in TiO₂ NPs concentration, the activities of SOD, APX, and POD gradually increased. When the concentration of Cd was 10 mg·kg^-1, treatment with 50 mg·kg^-1 TiO₂ NPs significantly increased the translocation factor and the extraction amount of Cd. The results show that TiO₂ NPs could be used to enhance the phytoremediation of Cd-contaminated soil.

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