工业污水对洋葱根尖有丝分裂的影响

罗 燕 童晓辉

（中山市中山纪念中学 广东中山 528454）

随着社会发展、科学技术发展及生活水平的提高，人类活动每天都产生了大量各种各样的污水。根据污水的来源可分为工业污水、生活污水、商业污水、表面径流等。人类活动产生的大量污水，尤其是工业污水，许多直接排入江河等自然环境，给生态环境带来了极大的负面影响。此外，工业污水中含有各种重金属，也会对生物体产生严重影响。重金属会影响植物的光合作用、呼吸作用、能量转换、蛋白质合成、破坏植物氧化还原平衡和离子稳态等［1］。本实验旨在探究工业污水对洋葱根尖分生区细胞有丝分裂的影响及其致畸效应，进而呼吁社会应对工业污水的净化工作引起重视。

1 材料与方法

1.1 实验材料 洋葱（2n=16）（Allium cepaL.）是百合科葱属多年生草本植物。洋葱购买于本地市场。工业污水取自本市某电镀厂的污水排放口。

1.2 实验方法 将洋葱用清水在室温25℃的条件下培养发根，待根长达1～2 cm 时，选取根尖生长良好的洋葱10 头，分别在清水和污水条件下进行培养18 h，再放入清水中恢复培养24 h。取材，剪取3 cm 左右根尖，用卡诺氏液（V无水乙醇∶V冰醋酸=3∶1）固定24 h，然后转移至70%乙醇中，置于4℃冰箱中保存。制片时，先用体积分数为95%的乙醇冲洗6 次，再用解离液（质量分数为15%盐酸和体积分数95%的酒精，1∶1 混合）在室温下解离3 min，待根尖酥软后，用清水漂洗2 次，再用龙胆紫溶液染色2 min，将根尖放在载玻片上，加一滴清水，盖上盖玻片，用笔头按压盖玻片。制片后观察。一共10 个处理组，每个处理组观察至少5 个根尖，总共统计不低于1 000 个细胞的情况。采用光学显微镜观察细胞分裂情况和染色体畸变情况，统计并计算有丝分裂指数和染色体畸变率。

有丝分裂指数=分裂期细胞数／观察的细胞总数×100%

染色体畸变率=畸变细胞数／分裂期细胞数×100%

1.3 统计分析方法 采用Office Excel 2016 数据处理系统进行t 检测。

2 结果与分析

2.1 不同条件下洋葱根尖细胞有丝分裂分裂指数及染色体畸变率的情况（表1）

表1 不同条件下洋葱根尖细胞有丝分裂分裂指数及畸变率

相比清水处理，工业污水处理会降低洋葱根尖细胞有丝分裂指数，但是二者之间的差异不显著。然而，污水处理提高了染色体畸变率（P<0.01），说明工业污水对洋葱根尖细胞有丝分裂过程中的染色体有明显的致畸作用。

2.2 工业污水对洋葱根尖细胞有丝分裂过程中染色体形态的影响 工业污水会造成洋葱根尖分生区细胞有丝分裂过程中出现一系列染色体畸变的情况，包括微核、染色体断片、细胞板偏转、染色体桥等异常情况（图1）。

图1 工业污水对洋葱根尖细胞有丝分裂过程中染色体形态的影响

微核：微核是位于细胞的细胞质中独立于主核，直径是主核1／20～1／3，完全与主核分开的圆形或椭圆形的微小核。一般认为微核是由于外界物理或化学损害使细胞染色体功能受到影响而发生断裂，或使细胞的DNA 复制和染色体分裂受到破坏，或使纺锤丝功能受影响，细胞进入下一次分裂时，染色体不能随有丝分裂进入子细胞，而形成1 个或数个微核（图1-1）。

染色体断片：染色体受到物理或化学损害而产生的染色体片段断裂，可发生在分裂后期（图1-2）、中期（图1-3）。

细胞板偏转：外界物理或化学损害影响纺锤丝的作用从而影响染色体在赤道板的排列及后期分裂异常（图1-4、图1-5）。

染色体桥：染色体桥是由于染色体断裂再融合形成的。当2 个染色单体的着丝粒已经分别移向两极，二者的臂仍然黏连在一起，形成后期桥，图1-6 为多桥。

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3 思考与讨论

表2和表3是本实验中某电镀厂的污水处理报告，从报告中可见污水中含有多种重金属，例如，六价铬、铜、铅、铝。重金属化合物进入生物体后，一方面能影响细胞内的DNA 的复制及DNA与核酸碱基的结合，从而引起核酸立体结构的变化，导致染色体发生不同程度的损伤，使细胞在分裂期表现出染色体畸变；另一方面某些重金属与细胞核相互作用产生DNA 损伤，影响DNA 碱基修饰［1］；同时，这些重金属还能直接结合细胞中的蛋白质、酶等生物活性大分子，或在细胞中通过与离子半径相近的必需元素置换等间接作用，使蛋白质和酶的活性抑制或丧失，进而影响生物体的生理代谢、细胞分裂和遗传效应［2］。

表2 某电镀厂废水监测结果

表3 某电镀厂废水监测结果

值得注意的是本实验使用的污水还含有氰化物、石油类物质、氟化物，而这些物质能否引起植物细胞有丝分裂异常有待进一步研究。

本实验表明，在一定程度上工业污水能明显引起洋葱根尖细胞有丝分裂过程中出现染色体畸变现象。工业污染是否会影响植物的减数分裂、工业污水引起的染色体畸变是否使植物后代遗传性状也发生改变等问题应当引起人们的高度重视。