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碳纳米管(Carbon Nanotubes，CNTs)是一种具有独特结构和物理性质的新型纳米材料。近年来随着研究的不断深入，其广阔的应用前景特别是在生物医药上的潜在优势开始展现，同时该类材料对生态环境、人类健康的影响目前也逐渐引起科学家的注意。在农业生产中，纳米技术在增强植物吸收养分能力，增加农药和除草剂的功效，降低农药和除草剂的剂量等方面有着可观的应用前景。然而当前纳米材料对植物影响的研究几乎还是空白。探讨纳米材料对植物及其环境的影响，正确评估碳纳米管的生物学效应，是具有重要意义的前瞻性研究。本文利用拟南芥和水稻原生质体系统，结合光镜、电子显微镜观察，以及EM-TUNEL、RT-PCR等检测手段，从多方面探讨了单壁碳纳米管(Single-walled carbon nanotubes，SWCNTs)对植物细胞的影响。
我们用SWCNTs处理原生质体和植物组织后，检测了细胞活性、形态变化、DNA损伤、活性氧(Reactive oxygen species，ROS)产生和相关基因表达。结果表明，SWCNTs在一定程度上能影响原生质体的活性，并且这种影响呈现浓度依赖性关系，但和处理时间关系不大。此外，单壁碳纳米管还能引起原生质体聚集、植株叶肉细胞染色质凝缩、TUNEL的阳性反应和H2O2积累。我们发现SWCNTs处理后叶肉细胞细胞壁和细胞膜上有氯化铈的沉积和类似内吞的膜结构，提出了碳纳米管穿过细胞膜的可能途径。本研究说明，尽管碳纳米管具有许多特异的性质，但是在农业生产上应用时要对其毒性作出充分的评价。