重金屬鉛、鎳對(duì)苦菜根尖細(xì)胞分裂的影響

郭愛(ài)華+辛高偉+任靜宇

摘 ? ?要：以苦菜幼苗為材料，在模擬自然條件下，研究重金屬鉛和鎳對(duì)苦菜根尖有絲分裂指數(shù)、微核率、染色體畸變率等細(xì)胞生物學(xué)特征的影響。結(jié)果表明：隨著鉛濃度的升高苦菜根尖細(xì)胞有絲分裂指數(shù)降低，微核率和染色體畸變率升高;5 μmol·L-1的鎳溶液可顯著提高有絲分裂指數(shù)，且有效降低染色體畸變率;鉛鎳復(fù)合溶液處理中鎳濃度為5～100 μmol·L-1時(shí)可顯著減輕鉛毒作用，并隨著濃度的增加減輕鉛毒的作用程度減弱，當(dāng)鎳的濃度為1 000 μmol·L-1時(shí)對(duì)苦菜根尖的毒害作用加強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：鉛;鎳;苦菜;有絲分裂指數(shù);微核;染色體畸變

中圖分類(lèi)號(hào)：Q945.14 ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2015.12.005

Effects of Pb and Ni on Mitosis in Sonchus oleraceus L.Root Tip Cells

GUO Ai-hua，XIN Gao-wei，REN Jing-yu

（Department of Life Science，Lvliang University， Lvliang， Shanxi 033000， China）

Abstract：In this paper， Sonchus oleraceus L.seedlings was acted as material，to simulate under natural conditions the effect of heavy metal lead and nickel on mitotic index，micronucleus，chromosome aberration. The results showed that with the increase of lead concentrations Sonchus oleraceus L. root tip cells mitotic index decreased， while micronucleus rate and chromosome aberration rate increased; With nickel solution of 5 μmol·L-1， it could significantly improve the mitotic index， and ?effectively reduce the chromosome aberration rate; Under complex solution lead and nickel treatment it was found that the nickel concentration of 5～100 μmol·L-1 could significantly reduce the role of lead poisoning， with the increase of the nickel concentration， the extent of reducing lead poison was abate; When the concentration of nickel was 1 000 μmol·L-1， it could strengthen the toxicity of Sonchus oleraceus L.root tip.

Key words：Pb;Ni;Sonchus oleraceus L.;mitotic index;micronucleus;chromosome aberration

苦菜（Sonchus oleraceus L.），又叫做苦苣菜、取麻菜、苣荬菜，菊科一年或兩年生草本植物，藥食同源[1-2]，是近年來(lái)倍受推崇的天然保健食品，其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富，且含有黃酮、甾醇等活性化合物，具有良好的生理功效，可清熱解毒、止咳、涼血明目、消腫、和胃，防治癌癥、提高免疫力等，能治黃疸、下痢、癰結(jié)、疳積等癥[3]。

隨著工業(yè)的發(fā)展，環(huán)境條件日益嚴(yán)峻，重金屬污染已成為影響植物生理及生長(zhǎng)的重要因素之一，鉛污染和鎳污染是兩種常見(jiàn)重金屬污染，其來(lái)源主要有燃煤、汽車(chē)尾氣、鋼鐵合金、電池電鍍等[4-5]。重金屬污染對(duì)植物的根尖、抗氧化系統(tǒng)、光合系統(tǒng)及遺傳都有重大影響[5]。分布廣泛的野生苦菜能否適應(yīng)重金屬污染環(huán)境及其自身會(huì)做出何種響應(yīng)目前尚未見(jiàn)報(bào)道。本研究采用二氯化鉛和二氯化鎳溶液模擬自然條件下重金屬污染，旨在探明重金屬鉛和鎳對(duì)苦菜根尖細(xì)胞的生理影響，為苦菜的響應(yīng)、防御機(jī)理及進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用提供理論基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 材 料

苦菜種子購(gòu)于內(nèi)蒙古包頭市鹿豐種苗有限責(zé)任公司。

1.2 方 法

1.2.1 幼苗培養(yǎng)及處理 種子用0.1%氯化汞表面消毒后置于鋪有兩層濕紗布的培養(yǎng)皿中， 25 ℃水培2 d后處理。處理溶液分別是：二氯化鉛溶液3個(gè)濃度梯度0.1，0.25，0.5 mmol·L-1，二氯化鎳溶液5個(gè)濃度梯度5，50，100，500，1 000 μmol·L-1，復(fù)合溶液是二氯化鎳溶液的5個(gè)濃度梯度中分別加入0. 25 mmol·L-1的二氯化鉛溶液，每組重復(fù)3次處理2 d后取材，對(duì)照組不經(jīng)重金屬溶液處理。

1.2.2 根尖切片的制作 參考文獻(xiàn)[6]，略有改動(dòng)。取材時(shí)間為每日中午12時(shí)至14時(shí)，根尖用蒸餾水沖洗干凈后卡諾固定液（無(wú)水乙醇∶冰醋酸=3∶1）固定24 h，70%酒精中保存;清水沖洗后放入1 mol·L-1 HCl中，60 ℃解離10 min，待根尖發(fā)白變軟后取出，放蒸餾水中漂洗30 min，然后移至載玻片上，用吸水紙吸去多余的水份，滴加0.5%苯酚品紅染液1～2滴染色30 min，加蓋玻片，用鉛筆頭輕輕敲擊見(jiàn)根尖壓扁鋪開(kāi)后置于顯微鏡下觀察。

1.2.3 觀察及計(jì)數(shù) 每組苦菜幼苗觀察10個(gè)根尖，每個(gè)根尖至少觀察1 000個(gè)細(xì)胞。

細(xì)胞分裂指數(shù)=分裂細(xì)胞數(shù)/觀察細(xì)胞數(shù)×100%

其中，分裂細(xì)胞包括前期、中期、后期、末期的所有細(xì)胞;

微核率=微核細(xì)胞數(shù)/觀察細(xì)胞數(shù)×1 000‰;

染色體畸變率=染色體畸變細(xì)胞數(shù)/分裂細(xì)胞數(shù)×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 二氯化鉛對(duì)苦菜根尖細(xì)胞分裂的影響

采用不同濃度的二氯化鉛溶液處理苦菜幼苗，根尖有絲分裂指數(shù)、微核率、染色體畸變率的影響分別如圖1、2、3，從圖1中可看出，二氯化鉛可降低苦菜根尖有絲分裂指數(shù)，且濃度與分裂指數(shù)呈負(fù)相關(guān)。與對(duì)照組相比，0.1 mmol·L-1的鉛溶液處理后，苦菜根尖有絲分裂指數(shù)雖有減少，但差異不顯著（│—tCK，0.1│=1.71， P>0.05），0.25 mmol·L-1的鉛溶液對(duì)苦菜根尖有絲分裂指數(shù)的影響與對(duì)照組相比差異極顯著（│tCK，0.25│=11.32， P<0.01）;從圖2、3中可以看出，鉛處理后苦菜根尖的微核率和染色體畸變率增高，0.1 mmol·L-1的鉛溶液處理后微核率與對(duì)照組相比差異顯著（│tCK，0.1│=4.04， P<0.05），染色體畸變率與對(duì)照組差異不顯著（│tCK，0.1│=2.05， P>0.05）。因此，綜合考慮0.25 mmol·L-1的鉛溶液對(duì)苦菜根尖有絲分裂具有顯著毒害作用。

2.2 二氯化鎳對(duì)苦菜根尖細(xì)胞分裂的影響

不同濃度二氯化鎳對(duì)苦菜根尖有絲分裂指數(shù)、微核率及染色體畸變率的影響如圖4、5、6，從圖中可看出， 隨著鎳濃度的升高，對(duì)苦菜根尖分裂指數(shù)、微核率及染色體畸變的影響有先升高后降低的趨勢(shì)，其中5 μmol·L-1的鎳溶液可顯著促進(jìn)有絲分裂指數(shù)（│tCK，5│=3.00， P<0.05），且有效降低染色體畸變率;50～500 μmol·L-1的鎳溶液對(duì)根尖有絲分裂指數(shù)的促進(jìn)作用逐漸減弱，同時(shí)使微核率和染色體畸變率增高，與對(duì)照組相比具顯著變化;1 000 μmol·L-1的鎳溶液與其他濃度的鎳溶液相比不僅顯著降低有絲分裂指數(shù)，而且降低微核率和染色體畸變率。因此，低濃度的鎳溶液可有效促進(jìn)苦菜根尖細(xì)胞的分裂能力，隨著濃度升高，毒害作用加強(qiáng)。

2.3 鉛、鎳復(fù)合溶液對(duì)苦菜根尖細(xì)胞分裂的影響

不同濃度鉛、鎳復(fù)合溶液對(duì)苦菜根尖有絲分裂的影響如圖7、8、9，其中Ni1+Pb中的鎳濃度為5 μmol·L-1時(shí)，與0.25 mmol·L-1的鉛溶液處理組相比，有絲分裂指數(shù)升高，且差異極顯著（│t│=8.95， P<0.01），同時(shí)降低微核率和染色體畸變率，說(shuō)明鎳溶液對(duì)鉛溶液造成的毒害有一定的修復(fù)作用，隨著鎳溶液濃度增加，這種去鉛毒作用逐漸減輕。此外Ni5+Pb溶液中鎳濃度為1 000 μmol·L-1時(shí)，有絲分裂指數(shù)異常低，說(shuō)明此時(shí)鉛和鎳共同對(duì)苦菜根尖細(xì)胞造成毒害，同時(shí)微核率和染色體畸變率也降低，這可能與有絲分裂指數(shù)相關(guān)聯(lián)。

3 結(jié)論與討論

重金屬進(jìn)入植物體后主要集中在植物根部[6-9]，因此對(duì)根尖細(xì)胞分裂會(huì)產(chǎn)生毒害作用。鉛是生物非必需元素，也是毒性較強(qiáng)的誘變劑[5]，研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)鉛可致使苦菜根尖細(xì)胞染色體畸變率和微核率升高，同時(shí)可能通過(guò)延遲細(xì)胞分裂周期或阻礙細(xì)胞向分裂期轉(zhuǎn)化而使細(xì)胞分裂指數(shù)降低。鎳是植物生長(zhǎng)發(fā)育的必需微量元素，低濃度會(huì)促進(jìn)植物生長(zhǎng)，高濃度時(shí)對(duì)植物產(chǎn)生毒害作用，還具潛在的毒害[10]。本研究以苦菜幼苗為材料，發(fā)現(xiàn)5 μmol·L-1的鎳溶液可促進(jìn)細(xì)胞分裂并減輕畸變，同時(shí)具有顯著的去鉛毒作用，隨著鎳濃度的升高，去鉛毒作用減弱且對(duì)苦菜的毒害作用加強(qiáng)。

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