工業(yè)污水對(duì)洋蔥根尖有絲分裂的影響

羅 燕 童曉輝

（中山市中山紀(jì)念中學(xué) 廣東中山 528454）

隨著社會(huì)發(fā)展、科學(xué)技術(shù)發(fā)展及生活水平的提高，人類活動(dòng)每天都產(chǎn)生了大量各種各樣的污水。根據(jù)污水的來源可分為工業(yè)污水、生活污水、商業(yè)污水、表面徑流等。人類活動(dòng)產(chǎn)生的大量污水，尤其是工業(yè)污水，許多直接排入江河等自然環(huán)境，給生態(tài)環(huán)境帶來了極大的負(fù)面影響。此外，工業(yè)污水中含有各種重金屬，也會(huì)對(duì)生物體產(chǎn)生嚴(yán)重影響。重金屬會(huì)影響植物的光合作用、呼吸作用、能量轉(zhuǎn)換、蛋白質(zhì)合成、破壞植物氧化還原平衡和離子穩(wěn)態(tài)等［1］。本實(shí)驗(yàn)旨在探究工業(yè)污水對(duì)洋蔥根尖分生區(qū)細(xì)胞有絲分裂的影響及其致畸效應(yīng)，進(jìn)而呼吁社會(huì)應(yīng)對(duì)工業(yè)污水的凈化工作引起重視。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料 洋蔥（2n=16）（Allium cepaL.）是百合科蔥屬多年生草本植物。洋蔥購買于本地市場(chǎng)。工業(yè)污水取自本市某電鍍廠的污水排放口。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法 將洋蔥用清水在室溫25℃的條件下培養(yǎng)發(fā)根，待根長達(dá)1～2 cm 時(shí)，選取根尖生長良好的洋蔥10 頭，分別在清水和污水條件下進(jìn)行培養(yǎng)18 h，再放入清水中恢復(fù)培養(yǎng)24 h。取材，剪取3 cm 左右根尖，用卡諾氏液（V無水乙醇∶V冰醋酸=3∶1）固定24 h，然后轉(zhuǎn)移至70%乙醇中，置于4℃冰箱中保存。制片時(shí)，先用體積分?jǐn)?shù)為95%的乙醇沖洗6 次，再用解離液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%鹽酸和體積分?jǐn)?shù)95%的酒精，1∶1 混合）在室溫下解離3 min，待根尖酥軟后，用清水漂洗2 次，再用龍膽紫溶液染色2 min，將根尖放在載玻片上，加一滴清水，蓋上蓋玻片，用筆頭按壓蓋玻片。制片后觀察。一共10 個(gè)處理組，每個(gè)處理組觀察至少5 個(gè)根尖，總共統(tǒng)計(jì)不低于1 000 個(gè)細(xì)胞的情況。采用光學(xué)顯微鏡觀察細(xì)胞分裂情況和染色體畸變情況，統(tǒng)計(jì)并計(jì)算有絲分裂指數(shù)和染色體畸變率。

有絲分裂指數(shù)=分裂期細(xì)胞數(shù)／觀察的細(xì)胞總數(shù)×100%

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

1.3 統(tǒng)計(jì)分析方法 采用Office Excel 2016 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行t 檢測(cè)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同條件下洋蔥根尖細(xì)胞有絲分裂分裂指數(shù)及染色體畸變率的情況（表1）

表1 不同條件下洋蔥根尖細(xì)胞有絲分裂分裂指數(shù)及畸變率

相比清水處理，工業(yè)污水處理會(huì)降低洋蔥根尖細(xì)胞有絲分裂指數(shù)，但是二者之間的差異不顯著。然而，污水處理提高了染色體畸變率（P<0.01），說明工業(yè)污水對(duì)洋蔥根尖細(xì)胞有絲分裂過程中的染色體有明顯的致畸作用。

2.2 工業(yè)污水對(duì)洋蔥根尖細(xì)胞有絲分裂過程中染色體形態(tài)的影響 工業(yè)污水會(huì)造成洋蔥根尖分生區(qū)細(xì)胞有絲分裂過程中出現(xiàn)一系列染色體畸變的情況，包括微核、染色體斷片、細(xì)胞板偏轉(zhuǎn)、染色體橋等異常情況（圖1）。

圖1 工業(yè)污水對(duì)洋蔥根尖細(xì)胞有絲分裂過程中染色體形態(tài)的影響

微核：微核是位于細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中獨(dú)立于主核，直徑是主核1／20～1／3，完全與主核分開的圓形或橢圓形的微小核。一般認(rèn)為微核是由于外界物理或化學(xué)損害使細(xì)胞染色體功能受到影響而發(fā)生斷裂，或使細(xì)胞的DNA 復(fù)制和染色體分裂受到破壞，或使紡錘絲功能受影響，細(xì)胞進(jìn)入下一次分裂時(shí)，染色體不能隨有絲分裂進(jìn)入子細(xì)胞，而形成1 個(gè)或數(shù)個(gè)微核（圖1-1）。

染色體斷片：染色體受到物理或化學(xué)損害而產(chǎn)生的染色體片段斷裂，可發(fā)生在分裂后期（圖1-2）、中期（圖1-3）。

細(xì)胞板偏轉(zhuǎn)：外界物理或化學(xué)損害影響紡錘絲的作用從而影響染色體在赤道板的排列及后期分裂異常（圖1-4、圖1-5）。

染色體橋：染色體橋是由于染色體斷裂再融合形成的。當(dāng)2 個(gè)染色單體的著絲粒已經(jīng)分別移向兩極，二者的臂仍然黏連在一起，形成后期橋，圖1-6 為多橋。

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3 思考與討論

表2和表3是本實(shí)驗(yàn)中某電鍍廠的污水處理報(bào)告，從報(bào)告中可見污水中含有多種重金屬，例如，六價(jià)鉻、銅、鉛、鋁。重金屬化合物進(jìn)入生物體后，一方面能影響細(xì)胞內(nèi)的DNA 的復(fù)制及DNA與核酸堿基的結(jié)合，從而引起核酸立體結(jié)構(gòu)的變化，導(dǎo)致染色體發(fā)生不同程度的損傷，使細(xì)胞在分裂期表現(xiàn)出染色體畸變；另一方面某些重金屬與細(xì)胞核相互作用產(chǎn)生DNA 損傷，影響DNA 堿基修飾［1］；同時(shí)，這些重金屬還能直接結(jié)合細(xì)胞中的蛋白質(zhì)、酶等生物活性大分子，或在細(xì)胞中通過與離子半徑相近的必需元素置換等間接作用，使蛋白質(zhì)和酶的活性抑制或喪失，進(jìn)而影響生物體的生理代謝、細(xì)胞分裂和遺傳效應(yīng)［2］。

表2 某電鍍廠廢水監(jiān)測(cè)結(jié)果

表3 某電鍍廠廢水監(jiān)測(cè)結(jié)果

值得注意的是本實(shí)驗(yàn)使用的污水還含有氰化物、石油類物質(zhì)、氟化物，而這些物質(zhì)能否引起植物細(xì)胞有絲分裂異常有待進(jìn)一步研究。

本實(shí)驗(yàn)表明，在一定程度上工業(yè)污水能明顯引起洋蔥根尖細(xì)胞有絲分裂過程中出現(xiàn)染色體畸變現(xiàn)象。工業(yè)污染是否會(huì)影響植物的減數(shù)分裂、工業(yè)污水引起的染色體畸變是否使植物后代遺傳性狀也發(fā)生改變等問題應(yīng)當(dāng)引起人們的高度重視。