汞离子对洋葱根尖的毒害机制分析

时间：2015-12-21 00:37:29 所属分类：园艺 浏览量:

汞可应用在工业的许多领域中，如电池、节能灯制造业、化工厂、农药以及实验室废弃的化学药品等等。由汞废弃物所造成的环境污染也日趋严重。汞对植物、动物以及人体都会产生一定程度的毒害作用[1-3].有研究表明，汞离子可以降低植物种子发芽率，抑制光合作用

　　汞可应用在工业的许多领域中，如电池、节能灯制造业、化工厂、农药以及实验室废弃的化学药品等等。由汞废弃物所造成的环境污染也日趋严重。汞对植物、动物以及人体都会产生一定程度的毒害作用[1-3].有研究表明，汞离子可以降低植物种子发芽率，抑制光合作用、根尖生长和养分吸收，甚至引起植物中毒死亡[4-5].植物吸收的汞主要积累在根部，对根尖影响较为严重[6].根尖分布着植物的大量分生区细胞，汞离子的毒害对细胞分裂有一定影响。

　　洋葱（Allium cepa）是人们日常生活中广泛食用的蔬菜，其根为弦状须根，根尖细胞无色透明，常用于根尖染色体观察的材料。本研究以洋葱为试验材料，用不同浓度的氯化汞溶液浸染其根尖，并采用常规压片技术观察根尖染色体变化情况，以期分析汞对根尖的毒害机制。

　　1 材料和方法

　　1.1 供试材料

　　洋葱（Allium cepa），购自太谷县农业科技市场。

　　1.2 试验设计

　　试验于 2015 年上半年在山西农业大学信息学院植物学实验室进行。水培洋葱（2n=16）待其根尖长至 3~4 cm 时，选取长势相近的 6 组洋葱进行染毒试验。其中，一组以蒸馏水作对照，将洋葱根尖浸泡在蒸馏水中培养 24 h;另外 5 组分别浸泡在0.01,0.1,1.0,10,100 μg/mL 的氯化汞溶液中培养24 h.次日 16:00,剪取 6 组洋葱根尖放入对应的EP 管中备用。

　　1.3 试验方法

　　将放置根尖的 EP 管中依次加入一定量的卡诺固定液（由 1∶3 冰醋酸与无水乙醇（V∶V）混合而成）固定 2 h;取出后用蒸馏水清洗 3 次；然后再用1 mol/L 的盐酸于 60 ℃的恒温水浴锅中水浴解离15 min;再用蒸馏水清洗 3 次；用卡宝品红染色，参照文献[7]的方法进行配制，染色时间 5 min;然后在B203LED 生物显微镜下镜检，先低倍镜观察找到分裂相，再转高倍镜观察染色体的畸变现象，并拍照保存。

　　2 结果与分析

　　用不同质量浓度的氯化汞（0.01,0.1,1.0,10,100 μg/mL）浸染的洋葱根尖（试验组）和蒸馏水浸泡的洋葱根尖（对照组）染色体观察情况如图 1~6所示。

　　图 1 观察结果显示，细胞核清晰可见，染色体均匀分布在核内，未发现异常现象；图 2 结果显示，观察到细胞核膨大，部分细胞染色体散乱分布；图3 结果显示，观察到其根尖细胞的染色体出现畸变现象，如染色体多级分裂和染色体粘连；图 4 结果显示，观察到其根尖细胞的染色体出现不均等分裂现象；图 5 结果显示，观察到其细胞核中染色质分散，未看到完整染色体；图 6 结果显示，观察到细胞核不明显，基本解体。总的来说，随着汞离子浓度的提高，洋葱根尖细胞染色体出现不同程度的畸变，包括染色体粘连、多级分裂、不均等分裂，甚至细胞核出现解体。

　　3 讨论与结论

　　染色体畸变在一定程度上可以反映植物受伤害程度。许多研究通过细胞核中染色体变化来反映植物的受污染程度，且随着污染浓度和时间的增加，染色体畸变率升高[8-12].汞是一种有害的重金属，可以对生物造成一定程度的损伤。有研究表明，汞会增加动物生殖紊乱的风险，通过延迟减数分裂来影响卵母细胞的受精能力[13].

　　汞离子还会抑制植物的光合作用、改变类囊体膜的结构，并破坏光系统Ⅱ的作用中心及色素蛋白复合物的结合状态[14].汞对生物体的影响，主要是由于汞离子与巯基（-SH）、二巯基（-S-S-）具有很强的亲和性[15],生物体内重要的酶活性中心都是巯基，从而影响生物体的生命活动。本试验中，经过汞离子浸染的洋葱根尖染色体出现不同程度的畸变效应，可能就是因为染色质转变为染色体过程中发挥作用的酶受到破坏而引起的。

　　总之，高浓度的汞离子会使洋葱根尖细胞出现畸变，主要表现为染色体多极分裂、染色体粘连、不均等分裂、细胞核解体。

　　参考文献：　　[1]母波，韩善花，张英慧，等。 汞对植物生理生化的影响[J]. 中国微生态学杂志，2007,19（6）：582-583.　　[2]李光辉。 铅、汞、镉污染对动物健康的危害[J]. 世界元素医学，2008,15（2）：18-21.　　[3]史群。 汞对人体的危害及预防[J]. 卫生防疫，2008,5（21）：186.　　[4]李恬，肖素勤，吴燕飞，等。 重金属汞对植物生理活动的影响和钙离子的拮抗作用[J]. 中山大学学报，2008,47（7）：111-113.　　[5]孙春燕，石学根，魏幼璋，等。 汞污染对植物品质指标的影响[J].浙江大学学报，2007,41（12）：2087-2091.　　[6]鲁洪娟，倪吾钟，叶正钱，等。 土壤中汞的存在形态及过量汞对生物的不良影响[J]. 土壤通报，2007,38（3）：597-600.　　[7]南晓光。 蚕豆根尖细胞微核实验 [J]. 内蒙古民族大学学报，2003,18（5）：415-416.　　[8]周锦文，韩善华，徐楠，等。 Cd2+对蚕豆根尖生长发育的影响[J].中国微生态学杂志，2006,18（1）：43.　　[9]刘红玉，廖柏寒，鲁双庆，等。 表面活性剂、酸雨和 Cd2+复合污染对蚕豆胚根细胞核的影响[J]. 应用生态学报，2004,15（4）：493.

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