利用蠶豆根尖細(xì)胞微核技術(shù)對(duì)新疆伊犁河水質(zhì)檢測(cè)

摘要 [目的]研究新疆伊犁河水域的不同位點(diǎn)的水質(zhì)污染程度。[方法]利用蠶豆根尖微核技術(shù)對(duì)新疆伊犁河水域的30個(gè)水樣進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)。[結(jié)果]各樣點(diǎn) MCN ‰和對(duì)照組相比差異極顯著（P<0.01），30個(gè)水樣點(diǎn)中有12個(gè)水樣點(diǎn)無(wú)污染（PI值在 0～1.5）；10個(gè)水樣點(diǎn)輕度污染（PI值在1.5～2.0）；8個(gè)水樣點(diǎn)中度以上污染（PI值2.0以上）。[結(jié)論]新疆伊犁河水質(zhì)受到不同程度的污染，部分區(qū)域中度以上污染，應(yīng)及時(shí)加以治理。

關(guān)鍵詞 蠶豆根尖；微核技術(shù)；污染指數(shù)；伊犁河

中圖分類號(hào) S643.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2014）17-05369-03

Abstract [Objective] The study aimed to evaluate the water quality of the Yili River in Xinjiang Province. [Method] The micronucleus test of Vicia faba root tip cell were adopted to dynamic monitor and evaluation of 30 water sample that collected from different site of Yili River. [Result] Compared with the control group， the MCN‰ of the samples showed extremely significant difference （P<0.01）； the result showed that， among the 30 sampling area， 12 of them determined as non pollution （PI value was in 0-1.5）， 10 of them were belonging to light pollution （PI value was in 1.5-2） and the other 8 area was determined as above moderate pollution （PI value was above 2.0）. [Conclusion] From the result we can find out that some area of the Yili River in Xinjiang Province were polluted in moderate level， although the polluted level of each area were different； in this regard， it must be necessary to take or improve some control method to keep it clean.

Key words Vicia faba root tip； Micronucleus technique； Pollution index； Yili River

隨著城市工業(yè)化的發(fā)展，城市污水量在逐年增加，污水成分日趨復(fù)雜，污水中含有大量的病原體、致癌原以及對(duì)人有急慢性毒作用的化學(xué)物質(zhì)和放射性物質(zhì)[1]。在多種監(jiān)測(cè)方法中，生物學(xué)方法的優(yōu)越性就在于能直接監(jiān)測(cè)污染物對(duì)生物危害程度的生物效應(yīng)。所謂微核是指由于生物受到內(nèi)外環(huán)境因素的影響，染色體的結(jié)構(gòu)發(fā)生異常變化，形成無(wú)著絲粒斷片或染色體在后期時(shí)移動(dòng)滯后，在細(xì)胞分裂后期，無(wú)著絲粒斷片或滯后染色體不能向細(xì)胞的兩極運(yùn)動(dòng)，而是殘留在細(xì)胞中央的赤道板附近，當(dāng)子代細(xì)胞形成時(shí)，游離于細(xì)胞漿中形成微核[2]。微核技術(shù)（micronuleus test， MCNT）是監(jiān)測(cè)環(huán)境污染物對(duì)遺傳物質(zhì)DNA損傷的一種新的生物學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，是根據(jù)在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生額外核小體的現(xiàn)象來(lái)判斷理化因素誘導(dǎo)染色體異常作用的一種簡(jiǎn)單的體內(nèi)試驗(yàn)方法[3]。利用蠶豆根尖微核技術(shù)自1982年建立以來(lái)，在環(huán)境誘變和致癌因子的檢測(cè)研究，特別是在水質(zhì)污染和致突變劑檢測(cè)研究中得到了廣泛應(yīng)用，并被許多西方國(guó)家刊為規(guī)范監(jiān)測(cè)方法，我國(guó)也將這一技術(shù)引入《環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》中，用于水環(huán)境監(jiān)測(cè)[4]。蠶豆的染色體組型為6對(duì)，染色體大，而且根尖中含有較多的分裂細(xì)胞，因此非常適合顯微觀察[5]。

新疆伊犁河是亞洲中部的一條又是中國(guó)和哈薩克斯坦的國(guó)際河流，位于東經(jīng)74°～85°、北緯 42°～47°，河流由東南流向西北，全長(zhǎng)1 500 km，流域面積約 57 萬(wàn)km2，其水量居新疆眾河之首。在中國(guó)伊寧附近河谷寬展，平原廣闊，土壤肥沃，農(nóng)、畜牧業(yè)發(fā)達(dá)。但隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，河水環(huán)境質(zhì)量日趨下降，針對(duì)伊犁河富營(yíng)養(yǎng)化和水質(zhì)狀況的調(diào)查與研究開展較多，但有關(guān)致突變性污染狀況的研究鮮有報(bào)道。伊犁河不僅是重要漁業(yè)基地，又是重點(diǎn)風(fēng)景區(qū)，顯然加強(qiáng)這方面研究對(duì)保障伊犁河流域人民衛(wèi)生健康，建立完善的水質(zhì)管理措施，指導(dǎo)伊犁河環(huán)境整治有比較重要的意義。蠶豆根尖細(xì)胞微核試驗(yàn)是我國(guó)水環(huán)境監(jiān)測(cè)的規(guī)范化方法之一，筆者利用該技術(shù)評(píng)價(jià)伊犁河水質(zhì)污染狀況，以期為綜合評(píng)價(jià)水質(zhì)狀況提供參考，并為建立伊犁河生態(tài)監(jiān)測(cè)機(jī)制提供基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 研究對(duì)象。30瓶新疆伊犁河水樣，于不同時(shí)間采自疆伊犁河。新疆蠶豆（Vicia faba），選用蠶豆種子的原因是其生命力較強(qiáng)，在污水中能較好的存活，而且產(chǎn)生微核的靈敏度和穩(wěn)定性較高，其生理活性可直觀地反映污水對(duì)植物細(xì)胞的影響。

1.1.2 主要儀器。生化培養(yǎng)箱，購(gòu)自上海申賢恒溫設(shè)備廠；顯微鏡和顯微照相系統(tǒng)，均購(gòu)自深圳市西派克光學(xué)儀器有限公司；恒溫水浴鍋，購(gòu)自上海比朗儀器有限公司；血球分類計(jì)數(shù)器，購(gòu)自江陰市文林醫(yī)療器械五金廠。

1.1.3 主要試劑?？ㄖZ氏固定液（甲醇 ∶冰醋酸=3 ∶1）、70%乙醇、無(wú)水乙醇、堿性品紅、5 mol/L鹽酸等均為國(guó)產(chǎn)分析純，市售；蒸餾水，實(shí)驗(yàn)室自制。

1.2 方法

1.2.1 采樣點(diǎn)的布設(shè)和水樣采樣。為了對(duì)新疆伊犁河水的不同點(diǎn)進(jìn)行分析，真實(shí)反應(yīng)伊犁河水質(zhì)情況，依采樣的科學(xué)性和采樣要求，于2013年3月對(duì)伊犁河兩岸共選擇了30個(gè)采樣位點(diǎn)進(jìn)行采樣，每2個(gè)采樣點(diǎn)平均距離為1 000 m（見圖1）。每個(gè)采樣點(diǎn)取水的原則為：采水處離河堤離1 m左右，1個(gè)采樣地點(diǎn)取3個(gè)水樣，每個(gè)水樣150 ml，并把這3個(gè)水樣混勻裝于500 ml的潔凈的礦泉水空瓶?jī)?nèi)用記號(hào)筆標(biāo)號(hào)，并于4 ℃避光保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 蠶豆根尖細(xì)胞微核試驗(yàn)[5]。①浸種，催芽。選擇顆粒飽滿、大小均勻的蠶豆種子，用蒸餾水清洗2～3次后分別放在裝有各種水樣的平板中，放在（25±1）℃的恒溫箱中培養(yǎng)1～2 d。陰性對(duì)照組蠶豆始終采用自來(lái)水培養(yǎng)；陽(yáng)性對(duì)照組則先用自來(lái)水培養(yǎng)72 h后用0.01%的 HgCl2浸泡 1 h，沖洗干凈后恢復(fù)自來(lái)水培養(yǎng)；試驗(yàn)組蠶豆先在自來(lái)水中浸泡24 h后用新疆伊犁河各水樣進(jìn)行分組培養(yǎng)。②根尖固定。幼根長(zhǎng)1.5～2.0 cm后，用刀片切取根尖1.0 cm，用新配的卡諾氏固定液（甲醇 ∶冰醋酸=3 ∶1）固定24 h，再用95%的酒精清洗后，轉(zhuǎn)入70%的酒精中保存待用。③材料解離。用1 mol/L HCl解離根尖15 min，在60 ℃的水浴中繼續(xù)解離 8～10 min。④制片。用堿性品紅染色20 min，用自來(lái)水沖洗，然后采用壓片法制片。⑤常規(guī)鏡檢：每個(gè)待測(cè)水樣及對(duì)照組隨機(jī)檢查3個(gè)根尖，每個(gè)根尖在高倍鏡下至少觀察1 000個(gè)生長(zhǎng)點(diǎn)的細(xì)胞，并記錄發(fā)生微核的細(xì)胞數(shù)，并將測(cè)得的試驗(yàn)組與對(duì)照組的微核率分別進(jìn)行比較。微核的著色相同。轉(zhuǎn)動(dòng)微調(diào)時(shí)，與主核同一個(gè)水平面上；圓形或卵圓形，界限清楚，包含于胞漿中，直徑小于主核直徑的 1/3，并與主核不相連；微核完整，不重疊，但死亡或降解的細(xì)胞除外。必要時(shí)，可用相差顯微鏡幫助鑒別。

1.2.3 微核識(shí)別的標(biāo)準(zhǔn)。目前多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，在鏡檢細(xì)胞微核是應(yīng)按下列標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)微核[6]：①凡是主核大小 1/3 以下并與主核分離的的小體；②小核的著色與主核相當(dāng)或稍淺；③小核形態(tài)可為圓形、卵圓形或不規(guī)則形，界限清楚，包含于胞漿中。

1.2.4 各測(cè)試樣品（包括對(duì)照組）微核千分率（MN）‰計(jì)算。根據(jù)下列公式計(jì)算。

1.2.5 根據(jù)污染指數(shù)判斷水質(zhì)。此方法可避免因試驗(yàn)條件等因素帶來(lái)的MN‰的波動(dòng)，故較宜適用。污染指數(shù)在0～1.5區(qū)間為基本無(wú)污染，1.5～2.0區(qū)間為輕度污染；2.0～3.5區(qū)間為中度污染，3.5以上為嚴(yán)重污染。

3 結(jié)論與討論

通過(guò)對(duì)新疆伊犁河各采樣點(diǎn)與對(duì)照組的 MCN‰ 進(jìn)行污染指數(shù)分析，得知伊犁河水質(zhì)受到不同程度的污染。不同水樣采集點(diǎn)的污染程度與其所處的地理環(huán)境和所受到人類活動(dòng)的影響有關(guān)，例如：1、2、3、4、13、14、15、16、17、18、19及 28號(hào)水樣點(diǎn)的污染水平為無(wú)污染，這些取樣點(diǎn)都在伊犁河河流比較急，離人類生產(chǎn)活動(dòng)較遠(yuǎn)的地方；5、6、10、12、20、22、23、27、29及 30號(hào)水樣點(diǎn)的污染水平為輕度污染，這些樣點(diǎn)在伊犁河兩側(cè)離村莊較近的偏遠(yuǎn)地區(qū)；9、11、21、24及 25號(hào)水樣點(diǎn)為中度污染，這些水樣點(diǎn)主要在伊犁河2個(gè)大橋中間以及公園附近采樣；7、8及 26號(hào)水樣點(diǎn)為重度污染，這可能是因?yàn)橹苓吺程煤凸S的生活污水和大量廢水的不合理排放所致。

新疆伊犁河是亞洲中部的一條國(guó)際河流，不僅是漁業(yè)基地，又是重點(diǎn)風(fēng)景區(qū)。該研究利用蠶豆根尖微核技術(shù)初步研究伊犁河水質(zhì)污染狀況，不僅為伊犁河水質(zhì)補(bǔ)充更全面的參考數(shù)據(jù)，為綜合評(píng)價(jià)水質(zhì)狀況提供參考，而且會(huì)起到當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門的重視，對(duì)污染區(qū)進(jìn)行及時(shí)加以治理。尤其在研究位點(diǎn)的 7、8和26號(hào)位點(diǎn)為伊犁河大橋兩側(cè)食堂和游樂(lè)場(chǎng)區(qū)，游客們聚集較多，相應(yīng)部門應(yīng)治理生活污水排放及指定良好的制度制止游客在旅游中途亂扔垃圾等不良習(xí)慣，為今后的伊犁河兩岸居民的人體健康，環(huán)境優(yōu)美提出貢獻(xiàn)。

目前，在化學(xué)物質(zhì)致突變性檢測(cè)方面的成熟方法有很多，新方法也層出不窮，但應(yīng)用于環(huán)境污染或環(huán)境流行病學(xué) 調(diào)查的大范圍、大樣本的遺傳毒性檢測(cè)，卻仍然是為數(shù)不多的幾種經(jīng)典方法，如利用人淋巴細(xì)胞和小鼠骨髓紅細(xì)胞進(jìn)行的藥物檢測(cè)和各種微核試驗(yàn)。微核技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單、快速、 靈 敏、方便、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)[7]，而且綜合性強(qiáng)，同時(shí)還具有化學(xué)監(jiān)測(cè)和物理監(jiān)測(cè)所不能達(dá)到的效果，更接近于污染物對(duì)生物和人類的危害情況，植物的微核檢驗(yàn)應(yīng)用面廣，取材方便，是一種行之有效的方法。蠶豆根尖微核試驗(yàn)作為其中之一，具有許多其他測(cè)試手段無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)：第1，此方法可靠性和靈敏性較高，因蠶豆具有染色體條數(shù)少、個(gè)體大、便于統(tǒng)計(jì)、具有栽培面廣、染色制片易于觀察等特征而取材方便，是一種行之有效的方法；第2，蠶豆根尖微核試驗(yàn)的成本較低，這對(duì)于一種致突變性檢測(cè)方法是十分重要的；第3，其檢測(cè)物譜較廣；第4，在方法學(xué)上，其也特別適合環(huán)境致突變性監(jiān)測(cè)和腫瘤流行病學(xué)調(diào)查。該方法試驗(yàn)材料容易獲得，儀器設(shè)備簡(jiǎn)單，也不損害工作人員的健康；與其他植物測(cè)試法相比，其還具有個(gè)體差異小及不受地理、氣候條件限制等優(yōu)點(diǎn)[8]。但是，蠶豆根尖微核試驗(yàn)也存在一些不足之處。首先，其畢竟不是動(dòng)物細(xì)胞試驗(yàn)，缺乏一定的代謝活化系統(tǒng)；其次，無(wú)法根據(jù)結(jié)果直接指示受試樣品中致突變物的類型和誘變機(jī)制；而且，微核的判定、計(jì)數(shù)容易帶有一定的主觀性。盡管蠶豆根尖微核試驗(yàn)與目前一些其他細(xì)胞或分子生物學(xué)檢測(cè)方法相比有某些方面的不足，但由于該方法的簡(jiǎn)便、快速及其經(jīng)濟(jì)性，在環(huán)境監(jiān)測(cè)、污染調(diào)查中作為

致突變性大范圍篩選還是十分有價(jià)值的[9]。雖然這是

一個(gè)已經(jīng)成熟的方法，但是并沒有過(guò)時(shí)，與其他化學(xué)或生物測(cè)試方法聯(lián)合使用，還將進(jìn)一步擴(kuò)大它的應(yīng)用前景。

水系處于一個(gè)動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，因此水樣的分析應(yīng)該在不同時(shí)期多次，多層面地進(jìn)行，該試驗(yàn)結(jié)果只說(shuō)明了 2013 年春季新疆伊犁河水的水質(zhì)情況，如果要全面分析，還有待于進(jìn)一步充實(shí)數(shù)據(jù)，得出更加全面的結(jié)論，為水體環(huán)境的保護(hù)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 田勝尼，彭少麟，楊咸福，等.應(yīng)用蠶豆根尖細(xì)胞微核技術(shù)檢測(cè)南淝河水質(zhì)的研究[J].安徽教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，22（3）：83-85.

[2] 李雅軒，胡英考，蔡民華，等.應(yīng)用微核技術(shù)對(duì)北京三海水域污染狀況的研究[J].生態(tài)學(xué)雜志，2005，24（9）：1106-1109.

[3] 王躍華，馬丹煒，陳小軍，等.用蠶豆根尖細(xì)胞微核技術(shù)監(jiān)測(cè)府南河水質(zhì)的研究[J].四川師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2005，28（4）：472-475.

[4] 王映雪.微核技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用概況[J].云南環(huán)境科學(xué)，2000，19（4）：53-55.

[5] 冷明，肖猛，方海龍，等.利用蠶豆根尖微核技術(shù)檢測(cè)武漢南湖水質(zhì)污染狀況[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（4）：2485-2486.

[6] 王玉翠，朱清.運(yùn)用蠶豆根尖細(xì)胞微核試驗(yàn)分析校園水體的污染[J].生物學(xué)報(bào)，2003，38（7）：57-59.

[7] 徐雪麗，于淑池，葉杰君，等.蠶豆根尖細(xì)胞微核技術(shù)監(jiān)測(cè)南太湖水質(zhì)污染狀況的研究[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37（17）：7839-7843.

[8] 劉虹，方海龍，李炎，等.利用白花紫露草根尖微核技術(shù)監(jiān)測(cè)武漢南湖水質(zhì)的污染[J].中南民族大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2012，31（1）：34-37.

[9] 熊勇，黃俊雄.用蠶豆根尖細(xì)胞微核技術(shù)監(jiān)測(cè)盤龍江水質(zhì)的研究[J].云南民族大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2008，17（4）：330-333.