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汞離子對(duì)洋蔥根尖的毒害機(jī)制分析論文
汞可應(yīng)用在工業(yè)的許多領(lǐng)域中，如電池、節(jié)能燈制造業(yè)、化工廠、農(nóng)藥以及實(shí)驗(yàn)室廢棄的化學(xué)藥品等等。由汞廢棄物所造成的環(huán)境污染也日趨嚴(yán)重。汞對(duì)植物、動(dòng)物以及人體都會(huì)產(chǎn)生一定程度的毒害作用[1-3].有研究表明，汞離子可以降低植物種子發(fā)芽率，抑制光合作用、根尖生長(zhǎng)和養(yǎng)分吸收，甚至引起植物中毒死亡[4-5].植物吸收的汞主要積累在根部，對(duì)根尖影響較為嚴(yán)重[6].根尖分布著植物的大量分生區(qū)細(xì)胞，汞離子的毒害對(duì)細(xì)胞分裂有一定影響。
洋蔥（Allium cepa）是人們?nèi)粘Ｉ钪袕V泛食用的蔬菜，其根為弦狀須根，根尖細(xì)胞無(wú)色透明，常用于根尖染色體觀察的材料。本研究以洋蔥為試驗(yàn)材料，用不同濃度的氯化汞溶液浸染其根尖，并采用常規(guī)壓片技術(shù)觀察根尖染色體變化情況，以期分析汞對(duì)根尖的毒害機(jī)制。
1 材料和方法
1.1 供試材料
洋蔥（Allium cepa），購(gòu)自太谷縣農(nóng)業(yè)科技市場(chǎng)。
1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
試驗(yàn)于 2015 年上半年在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院植物學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。水培洋蔥（2n=16）待其根尖長(zhǎng)至 3~4 cm 時(shí)，選取長(zhǎng)勢(shì)相近的 6 組洋蔥進(jìn)行染毒試驗(yàn)。其中，一組以蒸餾水作對(duì)照，將洋蔥根尖浸泡在蒸餾水中培養(yǎng) 24 h;另外 5 組分別浸泡在0.01,0.1,1.0,10,100 μg/mL 的氯化汞溶液中培養(yǎng)24 h.次日 16:00,剪取 6 組洋蔥根尖放入對(duì)應(yīng)的EP 管中備用。
1.3 試驗(yàn)方法
將放置根尖的 EP 管中依次加入一定量的卡諾固定液（由 1∶3 冰醋酸與無(wú)水乙醇（V∶V）混合而成）固定 2 h;取出后用蒸餾水清洗 3 次；然后再用1 mol/L 的鹽酸于 60 ℃的恒溫水浴鍋中水浴解離15 min;再用蒸餾水清洗 3 次；用卡寶品紅染色，參照文獻(xiàn)[7]的方法進(jìn)行配制，染色時(shí)間 5 min;然后在B203LED 生物顯微鏡下鏡檢，先低倍鏡觀察找到分裂相，再轉(zhuǎn)高倍鏡觀察染色體的畸變現(xiàn)象，并拍照保存。
2 結(jié)果與分析
用不同質(zhì)量濃度的氯化汞（0.01,0.1,1.0,10,100 μg/mL）浸染的洋蔥根尖（試驗(yàn)組）和蒸餾水浸泡的洋蔥根尖（對(duì)照組）染色體觀察情況如圖 1~6所示。
圖 1 觀察結(jié)果顯示，細(xì)胞核清晰可見(jiàn)，染色體均勻分布在核內(nèi)，未發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象；圖 2 結(jié)果顯示，觀察到細(xì)胞核膨大，部分細(xì)胞染色體散亂分布；圖3 結(jié)果顯示，觀察到其根尖細(xì)胞的染色體出現(xiàn)畸變現(xiàn)象，如染色體多級(jí)分裂和染色體粘連；圖 4 結(jié)果顯示，觀察到其根尖細(xì)胞的染色體出現(xiàn)不均等分裂現(xiàn)象；圖 5 結(jié)果顯示，觀察到其細(xì)胞核中染色質(zhì)分散，未看到完整染色體；圖 6 結(jié)果顯示，觀察到細(xì)胞核不明顯，基本解體。總的來(lái)說(shuō)，隨著汞離子濃度的提高，洋蔥根尖細(xì)胞染色體出現(xiàn)不同程度的畸變，包括染色體粘連、多級(jí)分裂、不均等分裂，甚至細(xì)胞核出現(xiàn)解體。
3 討論與結(jié)論
染色體畸變?cè)谝欢ǔ潭壬峡梢苑从持参锸軅Τ潭�。許多研究通過(guò)細(xì)胞核中染色體變化來(lái)反映植物的受污染程度，且隨著污染濃度和時(shí)間的增加，染色體畸變率升高[8-12].汞是一種有害的重金屬，可以對(duì)生物造成一定程度的損傷。有研究表明，汞會(huì)增加動(dòng)物生殖紊亂的風(fēng)險(xiǎn)，通過(guò)延遲減數(shù)分裂來(lái)影響卵母細(xì)胞的受精能力[13].
汞離子還會(huì)抑制植物的光合作用、改變類囊體膜的結(jié)構(gòu)，并破壞光系統(tǒng)Ⅱ的作用中心及色素蛋白復(fù)合物的結(jié)合狀態(tài)[14].汞對(duì)生物體的影響，主要是由于汞離子與巰基（-SH）、二巰基（-S-S-）具有很強(qiáng)的親和性[15],生物體內(nèi)重要的酶活性中心都是巰基，從而影響生物體的生命活動(dòng)。本試驗(yàn)中，經(jīng)過(guò)汞離子浸染的洋蔥根尖染色體出現(xiàn)不同程度的畸變效應(yīng)，可能就是因?yàn)槿旧|(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槿旧w過(guò)程中發(fā)揮作用的酶受到破壞而引起的。
總之，高濃度的汞離子會(huì)使洋蔥根尖細(xì)胞出現(xiàn)畸變，主要表現(xiàn)為染色體多極分裂、染色體粘連、不均等分裂、細(xì)胞核解體。
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