第198期-硅酸化纳米壳增强水稻拒Cd能力

       研究使用设备

       基于单细胞的人造纳米壳材料的模拟及设计在微生物及哺乳动物细胞中已有研究，这些合成界面材料赋予活细胞抵抗各种环境胁迫的新颖独特的性能。但是，在高等植物细胞中，化学性纳米包裹研究还未涉及。

       华中农业大学王荔军教授课题组以水稻悬浮细胞为研究对象，将其细胞壁通过模拟硅藻生物矿化使其硅酸化，利用基于非损伤微测技术（Non-invasive Micro-test Technology, NMT）的旭月NMT重金属研究工作站，分析细胞对重金属(Cd²⁺)胁迫的耐受性。研究成果于2016年10月发表在ACS Sustainable Chemistry & Engineering上，标题为“Multifunctionality of Silicified Nanoshells at Cell Interfaces of Oryza sativa”。马捷博士为第一作者。

       研究测定了水稻悬浮细胞表面的Cd²⁺流，发现细胞界面的硅纳米壳能够有效吸附Cd²⁺，迅速将Cd²⁺隔离并固定在硅酸化细胞壁上；相比普通细胞壁，吸附速率快了6-10倍。因此，细胞表面的硅酸化纳米壳通过抑制Cd²⁺进入胞内从而增加对Cd的耐受性。

        图注：不同细胞壁在不同浓度Cd²⁺胁迫时的Cd²⁺流

 

       此外，实验还使用原子力显微镜观察细胞的力学性质，由于硅纳米壳本身的性能，细胞壁明显更加坚固，给予细胞抵抗机械损伤的外界保护。化学性硅酸化细胞利用复合材料，拥有协同优化机械性保护及重金属解毒的多功能性。

       王荔军教授课题组从2014年开始使用旭月NMT重金属研究工作站从事水稻Cd研究，目前利用这一设备发表的SCI文章达到4篇，总影响因子21.615。

 

注：SIET、MIFE、SVET、SPET等技术名称，已经统一为Non-invasive Micro-test Technology，中文名“非损伤微测技术”，简称NMT。

        下载全文：C2016-021