绿色溶剂离子液体对拟南芥的生殖生态毒性及分子机理研究

离子液体是一类新型的绿色工业溶剂，虽然已经被规模化运用，但其对植物的生殖生态毒性及分子机理尚不清楚。本项目应用生态毒理学和分子生物学研究方法与技术，以拟南芥为受试对象，（1）从种群水平上研究离子液体对拟南芥的生殖生态毒性作用；离子液体对拟南芥生长的抑制、对开花进程及花部综合特征的影响、对花粉活力以及种子繁殖能力等生殖生态毒性作用；（2）采用RT Q-PCR方法研究离子液体对拟南芥花器官形成基因、花粉成熟、萌发、生长相关基因、种子形成相关基因等生殖相关基因结构和表达的影响，从分子水平上揭示离子液体引起拟南芥生殖生态毒性的分子机理；采用ISSR和AFLP分子标记技术研究拟南芥F0和F1代的遗传多样性的变化，探讨离子液体对拟南芥生殖遗传变异的影响。研究结果不仅进一步丰富离子液体对植物生殖生态毒性方面的数据，全面认识离子液体对植物生殖生态毒性分子机理，而且有助于建立研究污染物生殖生态毒性技术体系。

本项目综合利用生态毒理学和分子生物学的技术和方法，研究了离子液体对拟南芥、农作物和人体细胞的生态毒性及其机理。（1）离子液体诱导拟南芥根尖细胞ROS过量积累，引起根尖细胞受到损伤，造成细胞活力下降，从而表现抑制拟南芥根生长的现象；（2）离子液体改变拟南芥花粉超微结构，从而抑制花粉萌发和花粉管生长；（3）离子液体可以诱导蚕豆叶片保卫细胞 ROS爆发，而过量的ROS破坏了植物自身的抗氧化系统导致机体产生氧化损伤。此外，ROS可以产生细胞膜质过氧化损伤并攻击细胞核染色体DNA，诱导染色体变异和DNA断裂，干扰细胞的正常有丝分裂过程，从而降低细胞的正常分裂并导致细胞生长受阻和死亡。研究结果不仅进一步丰富离子液体生态毒性方面的数据，全面认识离子液体生态毒性分子机理，而且有助于建立研究污染物生态毒性技术体系。