《稀土镧对镉胁迫小麦遗传学防护效应的研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《稀土镧对镉胁迫小麦遗传学防护效应的研究（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 倡苏州市 科技计 划（社会 发展）项目（SZD）和苏 州科技学院 科研基 金项 目（）资助收稿日 期 ：唱唱 改 回日期 ：唱唱稀土镧对镉胁迫小麦遗传学防护效应的研究倡叶亚新 金 进 王金虎 田 苗 高 平（苏州科技学院生物系 苏州 ）摘 要 以有丝分裂指数和染色体畸变率为指标 ， 应用水培法研究了重金属 Cd 对小麦幼苗的毒害及稀土 La 的防护效应 。 结果表明 ： Cd 胁迫降低根尖细胞有丝分裂指数 ，增加染色体畸形率 ，且毒害效应与剂量和处理时间正相关 。 Cd 胁迫下小麦根外观上呈现大量褐色斑块并伴有不同程度的扭曲 ，生长延缓或停滞 ；细胞分裂过程中表现为高频率出现的微核及染色体滞
2、留 。 La 对小麦幼苗 Cd 污染具有防护效应 ，可使小麦细胞有丝分裂指数升高 、染色体畸变率下降 ，且对微核的防护效应尤其显著 。关键词 镧 镉 小麦幼苗 有丝分裂指数 染色体畸变率 防护效应Genetic effects of lanthanum on wheat （ Tritium aestivum L ） seedlings under cadmium stress YE Ya唱Xin ，JIN Jin ，WANG Jin唱Hu ， TIAN Miao ， GAO Ping （Department of Biology ， Suzhou Science and Technology
3、University ， Suzhou ，China） ，CJEA ， ， （） ： Abstract Mitotic index and frequency of chromosomal aberration of root tip cells of wheat seedlings were used as indexesto study the protective effects of lanthanum （La） on wheat seedlings cultured under water planting with heavy metal （Cd）stress The result
4、s show mitotic index decrease and frequency of chromosomal aberration increase under Cd stress ， thehigher Cd concentrations ，and the longer treatment durations ，the stronger repression effects The poisonous effect of Cdon root tip apparently appearing as brown spots and twisted roots induces growin
5、g stagnation and abnormal cell chromo唱some behaviors ，including chromosome lag La can protect wheat seedlings from Cd stress by increasing mitotic index anddecreasing frequency of chromosomal aberration ，especially reducing formation of micronuclei in root tip cells Key words Lanthanum ，Cadmium ，Whe
6、at seedling ，Mitotic index ，Chromosomal aberration frequency ，Protective effect（Received Aug ， ； revised Dec ， ）镉（Cd）是生物非必需的重金属元素之一 ，由于具有高毒性及在水体中较为稳定 ，被认为是最重要的重金属环境污染物之一 。 农业 、 采矿业 、工业生产活动使大量的 Cd 进入环境中 ，随着污泥农用及污灌的应用 ，越来越多的 Cd 进入农业生态系统 。 Cd 不仅降低作物产量 ，而且通过食物链传递可能危害消费者的健康 ， 因而降低 Cd 在作物中的富集 ，减少 Cd 进入食物链
7、的研究已受到广泛关注。 目前稀土微肥广泛运用于农业生产 ， 适当与适量的稀土在促进作物优质增产的同时 ，尚有诱导植物抗性 ，进而提高植物耐酸雨 、臭氧及重金属污染胁迫的能力 。 胡忻等研究了稀土元素铈（Ce）对 Cd 造成的小麦损伤的防护效应，周青等研究了稀土元素镧（La）对 Cd 胁迫下菜豆幼苗生长的影响，张义贤研究了 种重金属对大麦的毒性。 这些研究或是从生理生化方面进行的或只研究了重金属的遗传毒性 。 到目前为止 ， 稀土元素对重金属污染的遗传防护效应的相关研究尚不多见 。 有丝分裂指数反映了作物的生长状况 ，而染色体畸变率则能反映作物的受损程度 。 本文以小麦为实验材料 ，研究稀土 L
8、a 对小麦幼苗重金属 Cd 污染的遗传防护效应 ，旨在为农业生产预报重金属对作物的毒害效应及评价重金属污染提供理论依据 ， 并为客观评价稀土应用的价值取向提供参考 。1 实验材料与方法供试小麦（ Tritium aestivum L ， n ）品种为“扬麦 ” ，由江苏省太湖农业科学研究所提供 。 称取 mg LaClnHO 固体 ，蒸馏水稀释定容至 mL ，配成浓度为 mgL 的母液 ，再配成浓度为 mgL 、mgL 、 mgL 、 mgL 、 mgL 的 La 处理液 。 称取 畅g CdCl固体 ，蒸馏水溶解定容至 mL ，配成浓度为 molL 的母液 ， 再配成浓度为 畅mmolL（
9、） 、 畅mmolL（ ） 、 mmolL（ ） 、 mmolL（ ）的第 卷第 期中 国 生 态 农 业 学 报Vol No 年 月Chinese Journal of Eco唱AgricultureMay ， Cd 处理液 ，La 与 Cd 混合液按 Cd 浓度从小到大的顺序依次用 La 、 La 、 La 、 La 表示 。选粒大 、 饱满的小麦籽粒 ，经 的 NaClO 消毒 min ， 蒸馏水冲洗数次后 ，室温下浸种 h ，然后将种子放入铺有滤纸的培养皿中室温避光发芽 ， 待胚根长至 cm 时进行 La 与 Cd 的污染实验 。 共 个处理组 ，每组 次重复 。 CK 为蒸馏水 ，阳
10、性对照为 mmolL 的 Pb（NO）。 每 h 更换一次处理液 。 培养至 h 、h 、 h 时 ，迅速剪取小麦主胚根（约长 mm） ，固定 h ，经 、 酒精清洗 ，在 酒精中低温保存（ ） 。 制片参照文献 ， 每处理观察 个根尖约 个细胞 ， 记录根尖分生组织细胞有丝分裂指数及染色体畸变率 。 双盲法计数 ， 采用统计软件 SPSS 畅 对实验结果进行分析处理 。2 结果与分析2畅1 LaCl3最适浓度的筛选为确定 LaCl促进小麦生长的最佳效应浓度 ，实验中设置了 mgL 、 mgL 、 mgL 、 mgL 、 mgLLaCl的 种等差梯度溶液 ， 以发芽势为指标进行筛选 。 结果表
11、明在所设定的 个浓度范围内 ，LaCl均有提高小麦种子发芽势的作用 ，以 mgL 效果为最佳 ，其效应序列为 mgL mgL mgL mgL mgL LaCl。 据此 ， 以下关于 LaCl对小麦幼苗 Cd 污染的遗传防护效应皆采用 mgL 的 LaCl（用 La 表示） 。2畅2 Cd 污染对小麦根尖细胞有丝分裂指数和染色体畸变率的影响表 1 La 和 Cd 对小麦根尖细胞有丝分裂指数的影响Tab Effects of La and Cd on mitotic index in roottip cells of wheat seedlings处 理Treatments有丝 分裂 指数 Mit
12、otic indexh hhCK畅 畅畅 畅畅 畅畅 畅畅 畅畅 畅畅 畅畅 畅畅 畅畅 畅畅 畅畅 畅畅 畅畅 畅畅 畅La畅 畅畅 畅畅 畅 La畅 畅畅 畅畅 畅 La畅 畅畅 畅畅 畅 La畅 畅畅 畅畅 畅 La畅 畅畅 畅畅 畅实验结果表明 ， 小麦根尖经 Cd 处理后 ，有丝分裂指数均有不同程度的下降 。 由表 可见 ，在所有 Cd 处理浓度范围内均表现出对细胞分裂的抑制 ，浓度越大 ，处理时间越长 ，抑制效应越强 。 且只有 组在 h 时的有丝分裂指数保持较高的水平 ， 与 CK 相比差异不显著 。 在其他处理浓度和处理时间下 ， 有丝分裂指数大幅度下降 ，说明小麦根尖对 Cd
13、 污染很敏感 。 随着 Cd 浓度升高和处理时间延长 ，根尖出现褐色斑块 ， 根生长表现为延缓以至停滞 。 细胞学观察发现绝大多数分裂细胞处于前期和中期 ，很少见后期和末期的分裂细胞 。 随着 Cd 污染时间的延长 ，出现有丝分裂过程中的 多种畸变类型 ，包括 微核 、染色体 滞留 、核破裂 、 核固缩等 ，其中微核和染色体滞留最为多见 。 由表 可见 ，与 CK 组相比 ， 种 Cd 处理浓度下 h 和 h 的染色体畸变率显著提高 ， 浓度越大 ，处理时间越长 ， 畸变率越高 ，与有丝分裂指数一样也表现为明显的剂量效应和时间效应 。2畅3 La 对小麦根尖 Cd 污染的防护效应实验结果（表
14、）显示 ，La 单独培养时小麦根尖细胞有丝分裂指数最高 ， 与 CK 相比在 h 、 h 、 h 时差异极显著（ P 畅） ，因此适当浓度的 La 能明显提高小麦根尖有丝分裂指数 ，进而促进根尖的生长 ， 这与前人的研究结果相一致。 La 与 Cd 混合培养下小麦根尖细胞有丝分裂指数比 Cd 单独培养时都有不同程度提高 ，t 检验结果显示 ，低浓度组的 La 在 h 、h 、 h 时的防护效应显著（ P 畅）或极显著（ P 畅） 。 较高 Cd 浓度和较长时间培养下 ， 有丝分裂指数急剧下降 ，混合培养时虽都表现了防护效应 ， 但有丝分裂指数仍保持在低水平 。 可见 ，高 Cd 浓度及长表 2 La 和 Cd 对小麦根尖细胞染色体畸变率的影响T ab Effects of La and Cd on frequency of chromosomalaberration in root tip
