氮掺杂石墨烯量子点对拟南芥主根生长方向的影响

摘要

石墨烯量子点（GQDs）在电化学生物传感器、生物成像和生物医学等领域具有巨大的应用潜力,在公众和环境中的暴露程度也越来越高,近年来其生物安全性备受关注。截至目前,有关石墨烯量子点对植物生长发育影响的研究较少。该文从细胞和分子水平探究了氮掺杂石墨烯量子点（N-GQDs）处理对拟南芥（Arabidopsis thaliana）主根生长方向的影响。结果表明, N-GQDs能够被根摄取,并通过维管束运输。50–100 mg·L-1 N-GQDs处理可改变主根的生长方向,使其朝着远离培养基的方向发生弯曲。研究发现,N-GQDs处理导致根尖小柱细胞中淀粉粒的积累减少,生长素外排载体PIN3的表达量降低,小柱细胞中的PIN3重新定位到远离培养基一侧的细胞外侧膜（即朝向空气）,促进根尖生长素的不对称分布,从而引发主根朝着远离培养基的方向弯曲生长,以避开较高浓度的N-GQDs环境。研究结果为进一步阐明N-GQDs处理改变根生长方向的机制提供了重要线索,同时也为N-GQDs的生物安全性评价提供参考依据。