明矾对蚕豆根尖细胞遗传毒性的研究

张婷 郑燕玲 苏敏

(福建师范大学生命科学学院 福建福州 350108)

明矾是含有结晶水的硫酸钾和硫酸铝的复盐。明矾晶体在空气中会挥发,但对人体无害;其中含有的铝对人体有害,长期饮用明矾净化的水,可能会引起老年性痴呆。明矾对许多高等动物和植物具有明显的诱变效应。

目前,蚕豆根尖细胞微核测定监测淡水污染物和检测化学诱变剂的研究已列入国家生物监测技术规范(水环境部分),并推广应用于大气、废水、土壤等的致突变活性检测。蚕豆与小鼠在分类上属于同一个层次,蚕豆染色体的损伤可以在一定程度上反映同样暴露条件下哺乳动物遗传物质的损伤[1]。蚕豆和动物之间对环境致突变物所引起的染色体畸变等定性反映的一致性可达99%以上,可指示各理化因子对生物和人类的潜在影响。

1 材料和方法

1.1 化学试剂

化学级别明矾、青皮蚕豆。

1.2 根尖制备

取适量沙土将水土混合,青皮蚕豆于40℃温水中浸泡4小时后埋入沙土,静候2～3天后待蚕豆主根长至1.0-1.5cm时将主根剪掉约0.5cm,促使大量侧根长出,换新土继续培养,待蚕豆侧根长至1.0-1.5cm时,选取侧根粗壮健康蚕豆进行明矾处理。

1.3 明矾处理

以0.1、0.3、0.5、0.7、0.9、1.2、1.5mg/ml的浓度梯度配置明矾溶液,对照组使用等量蒸馏水,将溶液倒入培养蚕豆的沙土中,贴上对应标签,在常温下染毒28h。

1.4 细胞有丝分裂与微核制备

将蚕豆用超纯水冲洗2～3次,自根冠端切取1cm,用卡诺固定液固定8h。制片并在对应装片上贴好标签,观察2000～3000个细胞并统计细胞微核千分率,并进行显微摄影。(微核存在于胞质中,大小约为主核的1/10～1/30,圆形或椭圆形,颜色与主核一致或略浅于主核[2]。微核率=微核细胞数/观察的细胞总数×1000‰)

1.5 统计学分析

运用t检验对蚕豆根尖细胞微核率进行差异显著性分析。

2 结果与分析

明矾诱导的根尖微核实验经分析得出,不同浓度明矾溶液对蚕豆根尖细胞具有不同程度的影响。蚕豆根尖细胞微核率随着明矾溶液浓度的增大呈现先上升后下降的趋势。当明矾溶液浓度介于0-0.5mg/ml时,蚕豆根尖细胞微核率呈直线上升趋势,除0.1mg/ml时因明矾浓度较低无明显显著率外,明矾溶液浓度在0.3mg/ml时有显著差异,在0.5mg/ml时差异极显著,说明在这该浓度时明矾溶液对蚕豆根尖微核的产生具有显著诱导效应,能产生遗传毒性;明矾浓度于0.5-1.5mg/ml时,蚕豆细胞微核率呈下降趋势,但下降速度缓慢。浓度为0.7、0.9mg/ml时具有极显著差异,浓度为1.2、1.5mg/ml时具有显著差异,可看出虽然蚕豆细胞微核率具有下降趋势,但仍比对照组高,分析原因可能是当明矾溶液浓度处于0.7-1.5mg/ml时,较高浓度的明矾溶液对蚕豆根尖细胞造成严重伤害,使根尖细胞活性大大降低,频临死亡,细胞生长受到抑制,细胞周期延迟[3]。细胞分裂次数减少,从而减少了微核形成的机率,从而表现出蚕豆根尖细胞微核率下降的趋势;或是在细胞中间代谢过程中生物转化酶系统受到抑制,指示突变效应反而降低[4]。

3 结论与讨论

蚕豆根尖细胞微核实验与动物试验方法之间对环境致突变物引起的染色体畸变等定性反应的一致性可达到99%以上,是非常合适的实验材料。引起细胞产生微核的主要原因有:(1)化学毒性物质损伤所致的微核;(2)细胞组成成分缺乏所致微核;(3)其他因素。本实验中明矾溶液对蚕豆根尖细胞的微核产生具有显著诱导效应,微核率变化曲线随明矾溶液浓度的增加呈现先上升后缓慢下降的趋势,明矾溶液浓度为0.5mg/ml时微核率具峰值。在明矾溶液浓度较低时,根尖细胞能进行细胞分裂,但因为明矾对细胞产生毒害作用,造成部分细胞染色体失去着丝粒形成染色体断片,形成微核[4]。明矾浓度较低时微核率随浓度增高;当明矾溶液浓度高于0.5mg/ml时,过高的溶液浓度对根尖细胞的毒害作用大,造成根尖细胞无法正常分裂或细胞周期延长,细胞分裂次数减少,故微核率下降[5]。本实验所有明矾溶液浓度对根尖细胞微核率均具有提升作用,说明微核率同溶液浓度呈正相关。实验结果显示,明矾在一定浓度范围内有致畸突变效应,家畜、人类若经常接触由明矾净化的水源势必会造成遗传物质受到伤害,使用蚕豆根尖细胞进行微核实验对水环境中明矾污染进行监测,是一种高效、快速、便捷的方法。

[1]张江丽,王淑敏,高永闯,等.洗发水对蚕豆根尖细胞遗传毒性的研究[J].环境与健康杂志,2009,26(9),812-813.

[2]叶亚新,等利甩蚕豆根尖做棱法监测工业废水污染的研究[J].铁道师院学报,1993,10(1):30-35.

[3]阮萃才,等.蚕豆根尖撒棱技术监测环境污染物的诱变活性[J].环境科学,1992,13(4),56-58.

[4]张江丽,王聪艳,李茜茜,等.洗衣粉对蚕豆根尖细胞遗传毒性效应的研究[J].安徽农业科学,2010,38(22):11967-11968,11970.

[5]KAM1TANI S.Observation on the male 10th abdominal segment in Deltoeephalini.Paralimnini and their allies(Homo ptera:Cicadellidae:Deltocephaliae)[J].Esakia,1998,38:105-112.