新型缓释化肥遗传毒性的生物评价

摘要

随着社会经济的发展，人类生活水平的提高，身体健康、生活环境的保护以及对自然资源的可持续利用等越来越受到人们的重视，农业生产上在保证粮食产量的同时，最大限度地减少肥料的损失、提高肥料利用率以减少过量施肥对环境造成的污染，是当前农业肥料科技创新的重要任务，更是实现农业可持续发展的重要保证。本文利用中科院合肥物质研究院研制开发的新型缓释尿素，采用AL细胞存活试验、线虫存活、生殖腺细胞死亡、4d产后代数试验、拟南芥生长与遗传毒性试验等方法，系统研究分析了缓释尿素对细胞、线虫及拟南芥毒性的影响，旨在通过施用新型缓释尿素，找到一种快速评价体系来初步判断缓释肥料的安全性。主要研究结果如下：
　　⑴缓释尿素的AL细胞存活试验表明，普通尿素处理AL细胞24 h即使浓度达到普通施肥量的10倍对细胞亦没有明显的毒性影响，缓释尿素处理AL细胞却显示出随着缓释尿素浓度的提高AL细胞存活率呈明显下降的趋势。进一步对缓释尿素各成分进行试验，发现毒性来源于控释剂中不溶物，进一步的分析原因可能是不溶物影响了AL细胞的固定。
　　⑵缓释尿素的秀丽隐杆线虫的毒性试验表明，缓释尿素处理对线虫的存活没有影响，线虫生殖腺细胞死亡数目并没有因为缓释尿素的暴露而增加，四天内后代繁殖个体数量也没有减少。进一步分析经暴露线虫的后代，也没有发现因缓释尿素的暴露而导致后代存活及生殖腺细胞死亡数目增加，对其后代四天内后代繁殖个体数量也没有影响。
　　⑶缓释尿素及普通尿素随着浓度增加对拟南芥的生长都有先促进后抑制的趋势，普通尿素的抑制作用更加明显。尿素浓度达到1000μg/ml时，拟南芥可以正常萌发，但是不能存活。缓释尿素处理拟南芥主根、鲜重、须根数的指标要优于等养分的普通尿素，在10μg/ml-50μg/ml浓度下，拟南芥主根长有显著差异(P＜0.05)。100μg/ml时拟南芥鲜重有显著差异(P＜0.05)，在50μg/ml时，拟南芥鲜重达到极显著差异(P＜0.01)。在50μg/ml及100μg/ml时，拟南芥须根数有显著差异(P＜0.05)。控释剂施用对拟南芥遗传毒性分析表明，控释剂不影响拟南芥同源重组频率。
　　⑷综上所述:新型缓释尿素虽然对AL细胞存活有一定的影响，并不是因为缓释尿素本身的毒性，而是因为缓释尿素中控释剂所含不溶物造成的，这本身并不能证明缓释尿素存在生物安全隐患。经线虫、拟南芥试验我们可以看出，缓释尿素对线虫、拟南芥没有毒性影响，初步证明了缓释尿素的生物安全性，由此，AL细胞、线虫、拟南芥毒性评价体系可以作为一种快速评价体系来初步判断缓释肥料的安全性。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 化学肥料在农业方面的贡献以及对环境的影响

1．2 缓控释肥料的研究现状及进展

1．2．1 以硫为主要膜材料的缓控释肥料的研究进展

1．2．2 有机高聚物为主要膜材料的缓控释肥料的研究进展

1．3 化肥的应用及存在的问题

1．4 模式生物

1．4．1 AL细胞

1．4．2 秀丽隐杆线虫

1．4．3 拟南芥

1．5 研究目的和意义

第二章 新型缓释尿素对AL细胞的影响

2．1 材料与方法

2．1．1 细胞系和缓释尿素

2．1．2 处理浓度

2．1．3 仪器与试剂

2．1．4 细胞培养

2．1．5 细胞暴露

2．1．6 统计学分析

2．2 结果与分析

2．2．1 尿素及缓释尿素对AL细胞存活率的影响

2．2．2 控释剂对AL细胞存活率的影响

2．2．3 经滤膜处理及未经滤膜处理的控释剂对AL细胞存活率的影响

2．3 讨论

第三章 新型缓释尿素对秀丽隐杆线虫的影响

3．1 材料与方法

3．1．1 实验材料

3．1．2 处理浓度

3．1．3 仪器与试剂

3．1．4 实验方法

3．1．5 数据分析

3．2 结果与分析

3．2．1 缓释尿素处理对线虫存活率的影响

3．2．2 缓释尿素处理对线虫生殖腺细胞死亡数的影响

3．2．3 缓释尿素处理对线虫4d内后代繁殖个体数量的影响

3．2．4 缓释尿素处理对子代线虫生殖的影响

3．3 讨论

第四章 新型缓释尿素对拟南芥生长及遗传毒性的影响

4．1 材料与方法

4．1．1 试验材料

4．1．2 处理浓度

4．1．2 试验方法

4．1．3 主根长、须根数、鲜重的测定

4．1．4 同源重组频率的测定

4．1．5 数据分析

4．2 结果分析

4．2．1 普通尿素及缓释尿素处理对拟南芥发芽率存活率的影响

4．2．2 普通尿素及缓释尿素处理对拟南芥生长的影响

4．2．3 控释剂处理对拟南芥同源重组的影响

4．3．讨论

结论

参考文献

致谢

攻读硕士研究生期间发表论文情况