整合向代谢学和向蛋白学,研究小麦植物对工程纳米材料的反应

科学领域:

• 植物生物学 植物生物学
• 环境科学 环境科学
• 纳米技术 纳米技术

背景情况:

• 工程纳米材料 (ENM) 越来越多地用于农业,需要了解它们对作物生理学的影响.
• (Mo) 和铜 (Cu) 是必需的微量营养素,但它们的ENM形式可能会引起不同的植物反应.
• 多种经济学方法对于破译复杂的植物纳米材料相互作用至关重要.

研究的目的:

• 研究小麦对基于Mo和Cu的ENMs的代谢和蛋白质反应.
• 为了比较根与叶子应用ENMs的效果.
• 为了阐明剂量依赖的反应和特定组织的积累模式.

主要方法:

• 在四周的时间里,小麦植物通过根和叶子的应用,通过Mo和Cu的ENMs进行了各种处理.
• 液体染色学-并联质谱学 (LC-MS/MS) 用于分析根,茎和叶子中的82种代谢物和24种蛋白质.
• 进行了关节通路分析,以确定扰乱的代谢通路.

主要成果:

• 观察到显著的代谢和蛋白质变化,对Mo (71个代谢物,24个蛋白质) 和Cu (58个代谢物,19个蛋白质) 治疗发现了更具反应力的代谢物和蛋白质.
• 叶子应用对Cu更有效,而根应用对Mo更有效.
• 观察到组织特定的代谢物 (有机酸,脂肪酸,糖,氨基酸) 和剂量依赖的蛋白质调节 (谷氨酸脱酶,谷氨酸) 的积累.

结论:

• 暴露途径和剂量显著影响小麦对Mo-和Cu-ENMs的代谢和蛋白质反应.
• 在ENM压力下的植物中存在一个动态的,相互连接的蛋白质-代谢关系.
• 调查结果为农业实践和植物生产中ENM的环境安全评估提供了信息.