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硒基纳米酶对镉胁迫下植物的影响及机制研究

中文摘要

随着时代的发展和科技的进步，纳米技术的应用遍布了各个行业，因其制

备成本低、光稳定性好以及低毒性等优点，被广泛应用于各个邻域中，其中包

括农业、医药、水处理和环境修复等。纳米材料正受到越来越多的关注，它们

的生态学效应也发挥了很大的作用。纳米材料在适当的条件下不仅可以促进植

物的生长发育和改变植株的生理特性，在提高植物的生物量同时还可以提升植

物的抗逆性。近年来，纳米材料的研究大多集中在医学等方面，对于生物体或

植物的研究开展较少，而硒基纳米酶的制备及应用方面的报道少之又少。随着

现代化农业的发展，农业土壤重金属污染问题日益严重。2023年中央刚刚发布

了文件关于全面推进乡村振兴的重点工作，据文件中说明要从源头加强防治农

用地土壤的镉等重金属的污染。强化受污染耕地安全利用和风险管控。足以说

明土壤重金属污染防治的严峻性，在所有的重金属中，镉是一种的最常见的有

毒元素。其中大部分分布在水和土壤中，它具有较强的生物毒性，非常容易迁

移、易于富集、潜伏性强，进入环境后通过食物链可进入人体，在人体中不断

累积，不仅威胁了生态环境安全，而且还危害了人体健康。所以如何改善土壤

中重金属的污染，减少污染物向农作物的转移，成为人们日益关注的问题。本

文选用硒基纳米材料，利用硒基纳米酶优异的过氧化物酶、超氧化物歧化酶等

酶活性分别研究了其对受镉胁迫单子叶植物小麦和受镉胁迫双子叶植物辣椒的

影响及机制。研究结果有望对纳米材料修复重金属污染提供理论和实践基础，

对农业可持续发展指明方向。主要研究内容如下：

（1）以二氧化硒、抗坏血酸、聚乙烯吡咯烷酮为原料合成了硒基纳米酶，

并对其稳定性、水溶性等方面进行筛选和考察，表征结果表明合成的硒基纳米

酶粒径小、具有良好的水溶性。可以进入生物体内，从而在受损生物修复中可

发挥一定的潜力。

（2）将合成的硒基纳米酶，稀释成不同的浓度梯度（10mg/L、30mg/L、

I

50mg/L）的溶液，应用于单子叶小麦，先将小麦用镉胁迫，之后进行叶面喷施

和根部施加的水培实验。培育一个月后，通过测定小麦植株的形态指标和生理

指标来探究硒基纳米酶对受镉胁迫小麦的影响和机制。结果表明在一定范围内，

硒基纳米酶能够缓解镉重金属对小麦造成的损伤，叶面喷施小麦结果表明，10

mg/L的硒基纳米酶作用效果最明显。根施小麦结果表明，30mg/L的硒基纳米

酶对小麦修复效果最好。

（3）将合成的硒基纳米酶，稀释成不同的浓度梯度（10mg/L、30mg/L、

60mg/L、90mg/L、120mg/L）的溶液，应用于双子叶植物辣椒，先对辣椒进

行镉胁迫，后进行叶面喷施和根部施加的土培实验。分别培育一个月和两个月

后，发现硒基纳米酶能够有效缓解镉重金属对辣椒的毒害作用。综合来看，叶

面喷施辣椒时，当叶面喷施硒基纳米酶为10mg/L时，缓解效果最好，根施硒

基纳米酶时发现，当硒基纳米酶为30mg/L时，对受镉胁迫的辣椒修复效果最

好。

关键词：纳米材料；硒基纳米酶；缓解；镉胁迫；毒害；

II

StudyontheEffectsandMechanismsofSelenium-based

NanozymesonPlantsunderCadmiumStress

ABSTRACT

WiththedevelopmentofTheTimesandtheprogressofscienceandtechnology,

nanotechnologyhasbeenappliedinvariousindustries.Becauseofitsadvantagesof

lowpreparationcost,goodphotostabilityandlowtoxicity,itiswidelyusedin

agriculture,medicine,watertreatmentandenvironmentalremediation.Nanomaterials

arereceivingmoreandmoreattention,an