麻类作物雌株的无性繁殖对坚持其种类优秀特性有积极意义。纳米颗粒对植物成长的促进和毒副效果均有报导，但表型不足以灵敏地反映出植物对纳米颗粒的反响机制，需求更灵敏和高通量的参数来解析该进程。本研讨探求了氧化铁纳米颗粒对麻类作物克隆体的成长和代谢的影响，经过对表型、生化参数、低分子量代谢物等的监测，发现氧化铁纳米颗粒可添加作物克隆体的生物量、安排长度和叶绿素含量；氧化铁纳米颗粒在根细胞中被内化吸收，并在叶片中诱导了明显的代谢重组。本研讨将表型剖析与代谢剖析相结合，解说了低浓度氧化铁纳米颗粒促进植物成长的原因。

  本研讨将必定浓度梯度的氧化铁纳米颗粒（Fe3O4 NPs，巨细约17 nm）参加麻类作物（Cannabis sativaL.)克隆体培育进程，培育四周。首要测定了全株的均匀鲜重和干重，发现跟着氧化铁纳米颗粒浓度的添加，鲜重呈添加趋势，但在500 mg/L 氧化铁纳米颗粒浓度时有细微下降；干重也表现出类似的趋势（图2）。此外，与对照组比较，投加氧化铁纳米颗粒可明显地添加植株的根长，而对枝条未观察到明显的促进效果。

  图2用0、50、100、200和500 mg/L的氧化铁纳米颗粒水培4周后收成的整株植物的生物量（a）和安排长度（b）

  与对照组比较，经过200 mg/L 氧化铁纳米颗粒处理的植株根细胞更长。已有研讨指出，细胞扩张或许归因于羟基自由基的激增，削弱细胞壁效果，因而导致细胞扩展或伸长。这与本研讨中植株生物量增多和根延伸是一起的。进一步的，元素剖析确认了根细胞中Fe和O元素的存在，证明了氧化铁纳米颗粒的存在。从投射电镜图可以正常的看到，氧化铁纳米颗粒很多附着在细胞壁上，并涣散在整个细胞中（图3），标明该纳米颗粒已被根细胞内化吸收。

  图3用0 mg/L（a）和200mg/L（b）Fe3O4 NPs处理的麻类作物克隆体的根细胞的透射电镜图

  以上生理改动或许是细胞内代谢改动的成果。氧化铁纳米颗粒或许参加了植物叶片中的要害代谢进程，并改动了代谢物谱。研讨中选用了依据非靶向LC-MS的代谢组学对露出于氧化铁纳米颗粒的麻类作物叶片中代谢物进行了半定量测定，以VIP 1且P 0.05的代谢物作为明显改动代谢物，共筛选出243个代谢物，但运用KEGG数据库只判定得到了43个代谢物（图4a），发现花青素、芍药苷和2-羟基肉桂酸的表达明显上调。在200 mg/L 氧化铁纳米颗粒的效果下，芍药苷和2-羟基肉桂酸这两种代谢物的表达别离添加了0.84倍和2.95倍（图4b）。铁在叶绿素代谢中起着及其重要的效果，可促进叶片中叶绿素含量的添加，然后促进光合效果。此外，类黄酮和羟基肉桂酸含量的添加或许在环境压力下维护植株，这在某种程度上预示着花青素和羟基肉桂酸对光合效果的反应调理有积极影响。这些成果或许解说了低浓度氧化铁纳米颗粒促进植物成长的原因。

  图4露出于氧化铁纳米颗粒的麻类作物叶片中代谢物的VIP评分图（a）；麻类作物对200 mg/L 氧化铁纳米颗粒的代谢呼应图（b）

  （Con和Treat别离代表0 mg/L和200 mg/L 氧化铁纳米颗粒，实线代表试验证明的机制，虚线是假定的功用，箭头表明正向调理）

  氧化铁纳米颗粒是一种含铁的纳米颗粒，铁是生物体的必需元素。本研讨将表型剖析与代谢剖析相结合，探求了氧化铁纳米颗粒对麻类作物克隆体成长和代谢的影响。依据成果得出低剂量的氧化铁纳米颗粒明显添加了麻类作物的生物量、安排长度和叶绿素含量，并上调了糖类、有机酸、叶绿素代谢以及活性氧铲除相关的代谢物。相关研讨有助于精确评价纳米颗粒的生态效应，也对全面了解纳米颗粒的环境行为和危险供给了理论指导和重要参阅。

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