重金屬Cr6+和Cr3+對水花生愈傷毒害機制研究.pdf

1、本文選用了廣泛分布的挺水植物-水花生(Alternanthera philoxeroides)的愈傷組織作為實驗材料,分別以這兩種形態(tài)的鉻離子作為脅迫因子,將水花生愈傷組織培養(yǎng)在人工模擬的分別含有這兩種典型重金屬的污水中,運用生理生化測定、透射電鏡、DNA隨機擴增、電泳等實驗手段,較為系統(tǒng)地研究了水花生愈傷組織對重金屬鉻污染的反應(yīng)機制。研究結(jié)果表明:
　　 (1)水花生愈傷組織培養(yǎng)最適條件為:將從野外采集的水花生置于大玻璃缸中,

2、用自來水預(yù)培養(yǎng)2天后,待其抽出新枝,選取水花生幼嫩的莖段,在無菌條件下,接種于含有6-BA和NAA(6-BA/NAA=3 mg·L-1/0.2 mg·L-1)的1/2MS固體培養(yǎng)基上,放入光照培養(yǎng)室中,培養(yǎng)室溫度為25℃,每天光照16小時,光照強度為1200-1500 lx,培養(yǎng)出水花生愈傷組織,選取呈青白色且生長致密的愈傷組織用于重金屬毒害的實驗材料。
　　 (2)不同處理濃度Cr6+(0、0.1、0.2、0.5、1.5 mm

3、ol·L-1)對水花生愈傷組織處理七天以后,隨著Cr6+濃度的增加①總?cè)~綠素(chl)、葉綠素a/b(chl a/b)和可溶性蛋白含量,均呈先升后降趨勢；②超氧陰離子(O2-·)和過氧化氫(H2O2)含量在0.1 mmol·L-1時應(yīng)激性的增加,隨后又呈先降后升趨勢,但始終高于對照；
　　 ③丙二醛(MDA)含量在實驗范圍內(nèi)表現(xiàn)為先降后升,而可溶性糖含量隨Cr6+濃度的升高逐漸升高；④超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD

4、)和過氧化氫酶(CAT)的活性以及抗壞血酸(ASA)和谷胱甘肽(GSH)含量均表現(xiàn)先升后降；⑤電鏡觀察發(fā)現(xiàn),Cr6+使葉綠體類囊體片層扭曲,被膜破損,有巨大淀粉粒存在；線粒體嵴突數(shù)目減少,空泡化；核仁松散、消失,染色質(zhì)凝集;內(nèi)質(zhì)網(wǎng)以形成囊泡形式逐漸消失?？梢?Cr6+脅迫破壞了水花生愈傷組織的正常生理生化活動,對其細胞超微結(jié)構(gòu)造成了不可逆的損傷。
　　 (3)研究了不同濃度的(0、0.1、0.2、0.5、1.5 mmol·L-1

5、)Cr6+處理對水花生(Alternanthera philoxeriodes)愈傷組織O2-·、可溶性蛋白含量及DNA損傷效應(yīng)。選用了12個隨機引物對水花生愈傷組織DNA進行RAPD擴增,擴增產(chǎn)物在含有溴化乙啶的1％瓊脂糖凝膠電泳中進行電泳分離。結(jié)果表明:隨著Cr6+脅迫濃度的增加,O2-·含量總體呈上升趨勢,可溶性蛋白含量則相反；10條引物擴增出明顯地條帶,其中有三條引物的擴增產(chǎn)物在對照及處理組的條帶數(shù)目或條帶分布上有明顯差異,表現(xiàn)

6、為單條或多條RAPD帶的缺失或增加,或條帶熒光強度深淺的變化。因此,RAPD技術(shù)可以用于檢測Cr6+對水花生愈傷組織DNA的損傷。
　　 (4)研究了不同處理濃度的Cr3+(0、0.1、0.2、0.5、1.5 mmol·L-1)對水花生愈傷組織H2O2含量,以及與過氧化氫清除相關(guān)的ASA、GSH含量,抗壞血酸過氧化物酶(APX)和谷胱甘肽還原酶(GR)、POD和CAT活性以及脯氨酸(Pro)含量的毒害影響。實驗結(jié)果表明:隨著Cr

7、3+處理濃度的增加,①水花生愈傷組織中H2O2含量增加；②ASA和GSH含量在實驗范圍內(nèi)均表現(xiàn)為先升后降；③APX和GR活性均先上升后下降,且都在0.5 mmol·L-1 Cr3+時達到最大值；④CAT活性表現(xiàn)為先升后降,而POD活性則是逐漸上升趨勢；⑤Pro含量隨著Cr3+脅迫濃度的增大呈單線上升趨勢；⑥電鏡觀察顯示:葉綠體類囊體片層扭曲排列紊亂,被膜破損；細胞核膜斷裂、消失,核仁分散,核內(nèi)容物散出；線粒體嵴突消失,空泡化。表明,重金