本文關鍵詞：基于擬南芥同源重組與轉錄基因沉默實驗體系的金屬（氧化物）納米材料遺傳毒理學研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：納米材料一般是指結構單元尺寸在一至上百納米間的顆粒,因為尺寸微小,具有獨特的物理化學性質,被廣泛應用于紡織化工、機械電子、生物醫(yī)藥,催化和材料科學、環(huán)境分析等領域。納米材料的廣泛應用直接導致了其不可避免地會被釋放到環(huán)境中,從而可能對整個生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境產生不可預知的影響。而植物作為生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,納米材料對其影響是不可忽略的。目前有關納米材料對于植物影響的研究工作相對較少,尤其是在遺傳毒學機制層面的研究,目前尤為缺乏。本論文的研究工作中,通過電鏡表征所選用的三種納米材料,將擬南芥分別暴露于含有金屬(氧化物)納米材料的培養(yǎng)體系中(所選納米材料分別為氧化鋅、銀、二氧化鈦),檢測其對相關發(fā)育指標的影響。并進一步以DNA損傷修復之同源重組頻率和表觀轉錄沉默基因(TGS)的激活作為遺傳學終點,檢測不同種類不同粒徑的金屬(氧化物)納米材料對擬南芥基因組穩(wěn)定性的影響。同時還探究了納米材料誘導擬南芥基因組不穩(wěn)定性的相關機制。本論文有如下研究結果：1.粒徑不同、種類不同的金屬(氧化物)納米材料,經由透射電鏡表征,可見形態(tài)各異,粒徑為20 nm的納米氧化鋅呈近球形,粒徑為90-200 nm的納米氧化鋅材料,呈不規(guī)則棒狀形態(tài),疊加分布；粒徑為10 nm的納米銀材料,近球形,有團聚現(xiàn)象,粒徑為60 nm的納米銀材料為外形較大小為規(guī)整的近球形；粒徑為21 nm的納米二氧化鈦材料,大部分接近圓型,容易發(fā)生團聚,粒徑為小于100 nm的納米二氧化鈦材料,大部分為近球形或者橢圓形；2.以同源重組頻率為生物學檢測終點,發(fā)現(xiàn)三種納米材料均不同程度的引起擬南芥同源重組頻率的增加；以同源重組相關基因AtRAD54基因以及AtRAD51, AtXRCC3, AtDMCl的表達水平為檢測終點,共同證明了同源重組修復機制的啟動,研究結果表明,選取的三種納米金屬(氧化物)材料(氧化鋅、銀、二氧化鈦)均可以在一定濃度條件下在DNA水平上誘導了基因組不穩(wěn)定性；以轉錄沉默基因的激活為檢測終點,結果發(fā)現(xiàn)三種納米材料不同粒徑在一定濃度處理條件下能夠激活受轉錄基因沉默機制調控的TGS-GUS基因、TSI以及180bp等相關基因的表達,結果表明納米材料能夠在表觀調控水平誘導基因組不穩(wěn)定性。亞硫酸鹽修飾檢測了TGS-GUS位點的甲基化情況,發(fā)現(xiàn)不同納米材料誘導的甲基化變化情況不同；3.進一步探討在納米材料誘導擬南芥基因組不穩(wěn)定性的相關機制,經過ICP-MS分析,在僅有根部暴露在不同的納米材料中,擬南芥地上部分相應元素的含量呈現(xiàn)出不同的改變,其中鋅元素大量上升,銀元素和鈦元素在地上部分含量幾乎不變。推測納米材料可能引起植物的類系統(tǒng)性反應,水楊酸信號通路在植物類系統(tǒng)性反應中起主要作用。以水楊酸突變體為實驗材料,證明在水楊酸途徑受阻的情況下,納米材料造成的基因毒性影響降低。以水楊酸途徑相關基因的表達水平為檢測終點,結果表明水楊酸途徑的相關基因表達水平均有變化。DMSO清除了ROS以后,納米材料造成的基因毒性影響降低。測得納米材料會引起擬南芥ROS水平上升。
【關鍵詞】：納米材料 擬南芥 同源重組 基因組不穩(wěn)定性 轉錄基因沉默
【學位授予單位】：安徽大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X171.5;Q943.2
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-11
• 第一章 引言11-21
• 1.1 納米材料的安全性研究11-12
• 1.1.1 納米材料的應用11
• 1.1.2 納米材料的毒理學研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2 納米氧化鋅的生物學效應12-14
• 1.2.1 納米氧化鋅材料簡介13
• 1.2.2 納米氧化鋅的毒理學研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 納米銀的生物學效應14-15
• 1.3.1 納米銀材料簡介14
• 1.3.2 納米銀的毒理學研究研究進展14-15
• 1.4 納米二氧化鈦的生物學效應15-16
• 1.4.1 納米二氧化鈦材料簡介15
• 1.4.2 納米二氧化鈦的毒理學研究進展15-16
• 1.5 模式植物擬南芥16-19
• 1.5.1 野生型擬南芥N109216
• 1.5.2 轉基因擬南芥R3L6616-17
• 1.5.3 轉基因擬南芥15-617-18
• 1.5.4 轉基因擬南芥L518-19
• 1.6 本論文的研究目的和主要內容19-21
• 1.6.1 研究目的19
• 1.6.2 研究內容19-21
• 第二章 金屬(氧化物)納米材料的表征21-26
• 2.1 研究背景21-22
• 2.2 實驗材料和方法22-23
• 2.2.1 金屬(氧化物)納米材料22-23
• 2.2.2 金屬(氧化物)納米材料的表征23
• 2.3 實驗結果和分析23-25
• 2.3.1 納米氧化鋅的表征23
• 2.3.2 納米銀的表征23-24
• 2.3.3 納米二氧化鈦的表征24-25
• 2.4 討論25-26
• 第三章 金屬(氧化物)納米材料對擬南芥的遺傳毒理學研究26-53
• 3.1 研究背景26-27
• 3.2 實驗材料和方法27-35
• 3.2.1 擬南芥材料27
• 3.2.2 擬南芥種子的消毒27-28
• 3.2.3 擬南芥生的長條件28-29
• 3.2.4 同源重組頻率的檢測29-30
• 3.2.5 AtRAD54的表達水平的檢測30-31
• 3.2.6 其他同源重組修復相關基因的檢測31-33
• 3.2.7 檢測TGS-GUS水平的表達33-34
• 3.2.8 TGS位點相關基因的檢測34
• 3.2.9 TGS位點DNA甲基化的探究34-35
• 3.3 實驗結果和分析35-50
• 3.3.1 擬南芥的同源重組頻率變化36-39
• 3.3.1.1 納米氧化鋅、納米銀和納米二氧化鈦材料實驗濃度的界定36-37
• 3.3.1.2 經納米材料處理后擬南芥同源重組頻率的變化37-39
• 3.3.2 擬南芥AtRAD54的表達水平變化39-40
• 3.3.3 擬南芥同源重組修復的其他相關基因的表達水平的變化40-42
• 3.3.4 擬南芥TGS-GUS表達水平的變化42-43
• 3.3.5 擬南芥TGS機制的其他相關基因表達水平的變化43-44
• 3.3.6 TGS位點甲基化的變化44-50
• 3.4 討論50-53
• 第四章 金屬(氧化物)納米材料的遺傳毒性相關機制探究53-68
• 4.1 研究背景53-54
• 4.2 實驗材料和方法54-56
• 4.2.1 擬南芥材料54
• 4.2.2 擬南芥種子的消毒54
• 4.2.3 擬南芥的生長條件54
• 4.2.4 金屬(氧化物)納米材料處理后的擬南芥地上部分相關元素的含量測定54-55
• 4.2.5 水楊酸途徑突變體檢測同源重組基因和TGS機制相關基因55
• 4.2.6 qRT-PCR檢測水楊酸途徑相關基因55-56
• 4.2.7 金屬(氧化物)納米材料處理后擬南芥ROS水平的變化及其影響56
• 4.3 實驗結果和分析56-66
• 4.3.1 擬南芥地上部分相關元素的含量的變化56-58
• 4.3.2 水楊酸途徑突變體檢測同源重組基因和TGS機制相關基因58-60
• 4.3.3 擬南芥水楊酸途徑相關基因的表達60-62
• 4.3.4 擬南芥地上部分ROS水平變化的相關影響62-66
• 4.3.4.1 添加DMSO檢測ROS下降后AtRAD54和TGS-GUS的表達水平62-64
• 4.3.4.2 經納米材料處理受脅迫后擬南芥ROS的水平64-66
• 4.4 討論66-68
• 第五章 總結68-70
• 參考文獻70-74
• 致謝74-76
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文76

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