水稻污染防治的纳米生物技术研究

一、创新团队简介

借助纳米功能材料特殊的物理化学性质，从水稻叶面途径抑制典型重金属转运蛋白基因的表达，阻抑茎叶部位的重金属向水稻籽粒的迁移蓄积，进而消减稻米的重金属污染，提高稻米的食品安全性。历经数年的研究，本团队在水稻纳米富硒同时消减稻米重金属污染的效应机理研究方面取得了初步进展，相关技术正在接受大田实验的检验。

二、研究方向

1. 典型功能纳米材料的合成表征及其阻抑稻米重金属污染的机理研究（实验室）；

2. 该纳米材料消减稻米重金属污染的效应与风险性研究（大田）。

三、学术队伍

本团队由7名中青年教师组成，其中高级职称3人，讲师4人，均具有博士学位。具备从事分子生物学、环境化学、材料科学、生态学、植物学和食品科学等交叉学科研究的能力。

四、科学研究

本团队发表SCI论文27篇，承担国家级科研项目2项、省级科研项目7项、厅局级科研项目8项， 获批发明专利  项，荣获   项

(一) SCI论文

1) Shi CE, Wang C, Xu XN, et al. Comparison of bacterial communities in soil between nematode-infected and nematode-uninfected Pinus massoniana pinewood forest [J]. Applied Soil Ecology, 2014, 85: 11-20.

2) Shi CE, Pan L, Wang CR, et al. Facile preparation of Ag/NiO composite nanosheets and their antibacterial activity [J]. JOM, 2016, 68 (1): 324-329.

3) Rong H, TangYY, Zhang H, et al. The Stay-Green Rice like (SGRL) gene regulates chlorophyll degradation in rice, J Plant Physiol, 2013, 170 (15): 1367-1373.

4) Miao GP, Han J, Zhang JF, et al. A MDR transporter contributes to the different extracellular production of sesquiterpene pyridine alkaloids between adventitious root and hairy root liquid cultures of Tripterygium wilfordii Hook . f [J]. Plant Mol Bio, 2017, 95 (1-2): 51-62.

5) Miao GP, Han J, Zhang KG, et al. Protection of melon against Fusariumwilt-root knot nematode complex by endophytic fungi Penicillium brefeldianum HS-1 [J]. 2018 (online). https://doi.org/10.1007/s13199-018-0565-0.

6) Miao GP, Han J, Wang CR, et al. Growth inhibition and induction of systemic resistance against Pythium aphanidermatum by Bacillus simplex strain HS-2 [J]. Biocontrol Science and Technology, 2018, online. http://www.tandfonline.com/loi/cbst20.

7) Miao GP, Zhu CS, Feng JT, et al. Effects of plant stress signal molecules on the production of wilforgine in an endophytic actinomycete isolated from Tripterygium wilfordii Hook.f [J]. Curr Microbiol, 2015, 70 (4): 571-579.

8) Miao GP, Zhu CS, Yang Q, et al. Elicitation and in situ adsorption enhanced secondary metabolites production of Tripterygium wilfordii Hook. f. adventitious root fragment liquid cultures in shake flask and a modified bubble column bioreactor [J]. Bioprocess Biosyst Eng, 2014, 37 (4): 641-650.

9) Miao GP, Li W, Zhang B, et al. Identification of genes involved in the biosynthesis of Tripterygium wilfordii Hook.f [J]. Secondary metabolites by suppression subtractive hybridization [J]. Plant Mol Biol Rep, 2014, 33 (4): 756-769.

10) Miao GP, Zhu CS, Feng JT, et al. Aggregate cell suspension cultures of Tripterygium wilfordii Hook.f. for triptolide, wilforgine, and wilforine production [J]. Plant Cell Tiss Organ Cult, 2013, 112: 109-116.

11) Rong H, Wang CR, Yu XR, et al. Carboxylated multi-walled carbon nanotubes exacerbated oxidative damage in roots of Vicia faba L. seedlings under combined stress of lead and cadmium [J]. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2018, 161: 616-623.

12) Wang CR, Rong H, Liu HT, et al. Detoxification mechanisms, defense responses, and toxicity threshold in the earthworm Eisenia foetida exposed to ciprofloxacin-polluted soils [J]. Science of the Total Environment, 2018, 612: 442-449.

13) Wang CR, Liu HT, Chen JY, et al. Carboxylated multi-walled carbon nanotubes aggravated biochemical and subcellular damages in leaves of broad bean (Vicia faba L.) seedlings under combined stress of lead and cadmium [J]. Journal of Hazardous Materials, 2014, 274: 404-412.

14) Wang CR, Wang QY, Tian Y, et al. Lanthanum ions intervened in enzymatic production and elimination of reactive oxygen species in leaves of rice seedlings under cadmium stress [J]. Environmental Toxicology and Chemistry, 2014, 33 (7): 1656-1664.

15) Wang CR, Xiao JJ, Tian Y, et al. Antioxidant and prooxidant effects of lanthanum ions on Vicia faba L. seedlings under cadmium stress, suggesting ecological risk [J]. Environmental Toxicology and Chemistry, 2012, 31 (6): 1355-1362.

16) Wang CR, Luo X, Tian Y, et al. Biphasic effects of lanthanum on Vicia faba L. seedlings under cadmium stress, implicating finite antioxidation and potential ecological risk [J]. Chemosphere, 2012, 86: 530-537.

17) Wang CR, Zhang KG, He M, et al. Mineral nutrient imbalance, DNA lesion and DNA-protein crosslink involved in growth retardation of Vicia faba L. seedlings exposed to lanthanum ions [J]. Journal of Environmental Sciences, 2012, 24 (2): 214-220.

18) Wang CR, Gu XY, Wang XR, et al. Stress response and potential biomarkers in spinach (Spinacia oleracea L.) seedlings exposed to soil lead [J]. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2011, 74: 41-47.

19) Wang CR, Tian Y, Wang XR, et al. Hormesis effects and implicative application in assessment of lead-contaminated soils in roots of Vicia faba seedlings [J]. Chemosphere, 2010, 80: 965-971.

20) Wang CR,  Tian Y, Wang XR, et al. Lead-contaminated soil induced oxidative stress, defense response and its indicative biomarkers in roots of Vicia faba seedlings [J]. Ecotoxicology, 2010, 19: 1130-1139.

21) Wang CR, wang XR, Tian Y, et al. Oxidative stress, defense response and early biomarkers for lead-contaminated soil in Vicia faba seedlings [J]. Environmental Toxicology and Chemistry, 2008, 27 (4): 970-977.

22) Wang CR, Wang XR, Tian Y, et al. Oxidative stress and potential biomarkers in tomato seedlings subjected to soil lead contamination [J]. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2008, 71: 685-691.

23) Wang CR, Lu XW, Tian Y, et al. Lanthanum resulted in unbalance of nutrient elements and disturbance of cell proliferation cycles in V. faba L. seedlings [J]. Biol Trace Elem Res, 2011, 143: 1174-1181.

24) Xu XH, Huang ZC, Wang CR*, et al. Toxicological effects, mechanisms, and implied toxicity thresholds in the roots of Vicia faba L. seedlings grown in copper-contaminated soil [J]. Environmental Science and Pollution Research, 2015, 22: 13858-13869.

25) Wang CR, He M, Shi W, et al. Toxicological effects involved in risk assessment of rare earth lanthanum on roots of Vicia faba L. seedlings [J]. Journal of Environmental Sciences, 2011, 23 (10): 1721-1728.

26) Wang CR, Shi CE, Liu L, et al. Lanthanum element induced imbalance of mineral nutrients, HSP 70 production and DNA-protein crosslink, leading to hormetic response of cell cycle progression in root tips of Vicia faba L. seedlings [J]. Dose-Response, 2012, 10: 96-107.

27) Wang N, Wang CR*, Bao X, et al. Toxicological effects and risk assessment of lanthanum ions on leaves of Vicia fabaL. Seedlings [J]. Journal of Rare Earths, 2011, 29 (10): 997-1003.

(二)科研项目

1、国家级项目

1) 稀土对植物作用的Hormesis效应的机理研究，国家自然科学基金面上项目（20877032），2008年，主持人：汪承润.

2) 转运蛋白TwPDR1在介导雷公藤甲素胞外分泌中的功能与磷酸化调控机制（31800256），国家自然科学基金青年项目，主持人：缪国鹏

2、省级项目

1) 硅硒溶胶在水稻富硒降镉中的应用基础研究，安徽省自然科学基金面上项目（1608085MB44），主持人：汪承润；

2) 水稻纳米富硒降镉的效应机理与应用研究，安徽省高等学校自然科学研究重大项目（KJ2015ZD37），主持人：汪承润；

3) 重金属非单调量效关系在土壤污染诊断中的应用基础研究，安徽省自然科学基金面上项目（1208085MB17），主持人：汪承润；

4) 重金属与碳纳米管的联合毒性效应、作用机理及安全性评价，污染控制与资源化研究国家重点实验室开放课题资助项目（PCRRF10020），主持人：汪承润；

5) 外源稀土促进植物体抗氧化胁迫的微观机理研究，污染控制与资源化研究国家重点实验室开放课题资助项目（PCRRF08011），主持人：汪承润；

6) 转录因子TwTGAP1在雷公藤内酯醇生物合成中的功能与应用，安徽省自然科学基金项目（1708085QC52），主持人：缪国鹏；

7) 大气CO2和O3浓度升高对底泥微生物分子多态性变化的影响，污染控制与资源化研究国家重点实验室研究项目（PCRRF12014），主持人：施翠娥.

3、厅局级项目

1) 轻稀土在防治蔬菜病害和促进农药降解中的应用及其生理机制的研究（2005KJ197），安徽省高校自然科学基金项目，主持人：汪承润；

2) 典型工业化废水的生态毒性监测与安全性评价技术（KJ2012Z381），安徽省高校省级自然科学产学研项目，主持人：汪承润；

3) 转运蛋白TwPDR1在雷公藤甲素胞外分泌中的功能验证（KJ2016A668），安徽省教育厅自然科学基金重点项目，主持人：缪国鹏；

4) 筛选拮抗黄曲霉的黑曲霉突变株及活性物质的分离纯化（KJ2010B207)，安徽省教育厅自然科学基金项目， 主持人：施翠娥；

5) 煤矿塌陷区生态恢复模式对土壤微生物多样性变化的影响（KJ2015A279），安徽省教育厅自然科学基金重点项目，主持人：施翠娥；

6) 2016年高校优秀中青年骨干人才国内外访学研修重点项目（gxfxZD2016205），安徽省人事厅，主持人：施翠娥；

7) 轻稀土在防治蔬菜病害和促进农药降解中的应用（2004197），淮南市科技局科技计划项目，主持人：汪承润；

8) 典型工业化废水的生态安全性监测与评价的方法和技术（2011A08010），淮南市科技局科技计划项目，主持人：汪承润.

(三)发明专利

1) 汪承润. 一种甄别和评价复杂成分工业废水遗传毒性的方法和技术. 授权号: 201310034237.7, 2015年.

2) 汪承润. 一种高效分离蚯蚓体腔细胞的方法技术.(实质性评审中).

(四)获奖

1) 汪承润. 安徽省科学技术奖（自然科学类）三等奖(D1),2018年

2) 汪承润. 安徽省高校教学名师奖, 2015年

五、服务社会与人才培养

    1、服务社会

1) 开展了水稻纳米富硒和消减稻米重金属污染的500亩大田实验，指导地方企业开发出富硒优质大米，并走向市场。

2) 结合实验室和大田实验研究结果，获得了一批有价值的研究数据，为进一步消减稻米重金属污染和提高稻米品质奠定了理论基础。

2、人才培养

1) 参加本团队教师科研实验的大一至大四年级学生累计达到130余人，这些学生的科研实践能力得到了锻炼，其中多数同学考入理想大学的硕士研究生；

2) 指导学生参加各类竞赛，荣获省级二等奖1项、省级三等奖3项、市级一等奖和二等奖各1项。