重金屬鉛、鎳對苦菜根尖細胞分裂的影響

郭愛華+辛高偉+任靜宇

摘 ? ?要：以苦菜幼苗為材料，在模擬自然條件下，研究重金屬鉛和鎳對苦菜根尖有絲分裂指數、微核率、染色體畸變率等細胞生物學特征的影響。結果表明：隨著鉛濃度的升高苦菜根尖細胞有絲分裂指數降低，微核率和染色體畸變率升高;5 μmol·L-1的鎳溶液可顯著提高有絲分裂指數，且有效降低染色體畸變率;鉛鎳復合溶液處理中鎳濃度為5～100 μmol·L-1時可顯著減輕鉛毒作用，并隨著濃度的增加減輕鉛毒的作用程度減弱，當鎳的濃度為1 000 μmol·L-1時對苦菜根尖的毒害作用加強。

關鍵詞：鉛;鎳;苦菜;有絲分裂指數;微核;染色體畸變

中圖分類號：Q945.14 ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2015.12.005

Effects of Pb and Ni on Mitosis in Sonchus oleraceus L.Root Tip Cells

GUO Ai-hua，XIN Gao-wei，REN Jing-yu

（Department of Life Science，Lvliang University， Lvliang， Shanxi 033000， China）

Abstract：In this paper， Sonchus oleraceus L.seedlings was acted as material，to simulate under natural conditions the effect of heavy metal lead and nickel on mitotic index，micronucleus，chromosome aberration. The results showed that with the increase of lead concentrations Sonchus oleraceus L. root tip cells mitotic index decreased， while micronucleus rate and chromosome aberration rate increased; With nickel solution of 5 μmol·L-1， it could significantly improve the mitotic index， and ?effectively reduce the chromosome aberration rate; Under complex solution lead and nickel treatment it was found that the nickel concentration of 5～100 μmol·L-1 could significantly reduce the role of lead poisoning， with the increase of the nickel concentration， the extent of reducing lead poison was abate; When the concentration of nickel was 1 000 μmol·L-1， it could strengthen the toxicity of Sonchus oleraceus L.root tip.

Key words：Pb;Ni;Sonchus oleraceus L.;mitotic index;micronucleus;chromosome aberration

苦菜（Sonchus oleraceus L.），又叫做苦苣菜、取麻菜、苣荬菜，菊科一年或兩年生草本植物，藥食同源[1-2]，是近年來倍受推崇的天然保健食品，其營養物質豐富，且含有黃酮、甾醇等活性化合物，具有良好的生理功效，可清熱解毒、止咳、涼血明目、消腫、和胃，防治癌癥、提高免疫力等，能治黃疸、下痢、癰結、疳積等癥[3]。

隨著工業的發展，環境條件日益嚴峻，重金屬污染已成為影響植物生理及生長的重要因素之一，鉛污染和鎳污染是兩種常見重金屬污染，其來源主要有燃煤、汽車尾氣、鋼鐵合金、電池電鍍等[4-5]。重金屬污染對植物的根尖、抗氧化系統、光合系統及遺傳都有重大影響[5]。分布廣泛的野生苦菜能否適應重金屬污染環境及其自身會做出何種響應目前尚未見報道。本研究采用二氯化鉛和二氯化鎳溶液模擬自然條件下重金屬污染，旨在探明重金屬鉛和鎳對苦菜根尖細胞的生理影響，為苦菜的響應、防御機理及進一步開發利用提供理論基礎。

1 材料和方法

1.1 材 料

苦菜種子購于內蒙古包頭市鹿豐種苗有限責任公司。

1.2 方 法

1.2.1 幼苗培養及處理 種子用0.1%氯化汞表面消毒后置于鋪有兩層濕紗布的培養皿中， 25 ℃水培2 d后處理。處理溶液分別是：二氯化鉛溶液3個濃度梯度0.1，0.25，0.5 mmol·L-1，二氯化鎳溶液5個濃度梯度5，50，100，500，1 000 μmol·L-1，復合溶液是二氯化鎳溶液的5個濃度梯度中分別加入0. 25 mmol·L-1的二氯化鉛溶液，每組重復3次處理2 d后取材，對照組不經重金屬溶液處理。

1.2.2 根尖切片的制作 參考文獻[6]，略有改動。取材時間為每日中午12時至14時，根尖用蒸餾水沖洗干凈后卡諾固定液（無水乙醇∶冰醋酸=3∶1）固定24 h，70%酒精中保存;清水沖洗后放入1 mol·L-1 HCl中，60 ℃解離10 min，待根尖發白變軟后取出，放蒸餾水中漂洗30 min，然后移至載玻片上，用吸水紙吸去多余的水份，滴加0.5%苯酚品紅染液1～2滴染色30 min，加蓋玻片，用鉛筆頭輕輕敲擊見根尖壓扁鋪開后置于顯微鏡下觀察。

1.2.3 觀察及計數 每組苦菜幼苗觀察10個根尖，每個根尖至少觀察1 000個細胞。

細胞分裂指數=分裂細胞數/觀察細胞數×100%

其中，分裂細胞包括前期、中期、后期、末期的所有細胞;

微核率=微核細胞數/觀察細胞數×1 000‰;

染色體畸變率=染色體畸變細胞數/分裂細胞數×100%。

2 結果與分析

2.1 二氯化鉛對苦菜根尖細胞分裂的影響

采用不同濃度的二氯化鉛溶液處理苦菜幼苗，根尖有絲分裂指數、微核率、染色體畸變率的影響分別如圖1、2、3，從圖1中可看出，二氯化鉛可降低苦菜根尖有絲分裂指數，且濃度與分裂指數呈負相關。與對照組相比，0.1 mmol·L-1的鉛溶液處理后，苦菜根尖有絲分裂指數雖有減少，但差異不顯著（│—tCK，0.1│=1.71， P>0.05），0.25 mmol·L-1的鉛溶液對苦菜根尖有絲分裂指數的影響與對照組相比差異極顯著（│tCK，0.25│=11.32， P<0.01）;從圖2、3中可以看出，鉛處理后苦菜根尖的微核率和染色體畸變率增高，0.1 mmol·L-1的鉛溶液處理后微核率與對照組相比差異顯著（│tCK，0.1│=4.04， P<0.05），染色體畸變率與對照組差異不顯著（│tCK，0.1│=2.05， P>0.05）。因此，綜合考慮0.25 mmol·L-1的鉛溶液對苦菜根尖有絲分裂具有顯著毒害作用。

2.2 二氯化鎳對苦菜根尖細胞分裂的影響

不同濃度二氯化鎳對苦菜根尖有絲分裂指數、微核率及染色體畸變率的影響如圖4、5、6，從圖中可看出， 隨著鎳濃度的升高，對苦菜根尖分裂指數、微核率及染色體畸變的影響有先升高后降低的趨勢，其中5 μmol·L-1的鎳溶液可顯著促進有絲分裂指數（│tCK，5│=3.00， P<0.05），且有效降低染色體畸變率;50～500 μmol·L-1的鎳溶液對根尖有絲分裂指數的促進作用逐漸減弱，同時使微核率和染色體畸變率增高，與對照組相比具顯著變化;1 000 μmol·L-1的鎳溶液與其他濃度的鎳溶液相比不僅顯著降低有絲分裂指數，而且降低微核率和染色體畸變率。因此，低濃度的鎳溶液可有效促進苦菜根尖細胞的分裂能力，隨著濃度升高，毒害作用加強。

2.3 鉛、鎳復合溶液對苦菜根尖細胞分裂的影響

不同濃度鉛、鎳復合溶液對苦菜根尖有絲分裂的影響如圖7、8、9，其中Ni1+Pb中的鎳濃度為5 μmol·L-1時，與0.25 mmol·L-1的鉛溶液處理組相比，有絲分裂指數升高，且差異極顯著（│t│=8.95， P<0.01），同時降低微核率和染色體畸變率，說明鎳溶液對鉛溶液造成的毒害有一定的修復作用，隨著鎳溶液濃度增加，這種去鉛毒作用逐漸減輕。此外Ni5+Pb溶液中鎳濃度為1 000 μmol·L-1時，有絲分裂指數異常低，說明此時鉛和鎳共同對苦菜根尖細胞造成毒害，同時微核率和染色體畸變率也降低，這可能與有絲分裂指數相關聯。

3 結論與討論

重金屬進入植物體后主要集中在植物根部[6-9]，因此對根尖細胞分裂會產生毒害作用。鉛是生物非必需元素，也是毒性較強的誘變劑[5]，研究過程中發現鉛可致使苦菜根尖細胞染色體畸變率和微核率升高，同時可能通過延遲細胞分裂周期或阻礙細胞向分裂期轉化而使細胞分裂指數降低。鎳是植物生長發育的必需微量元素，低濃度會促進植物生長，高濃度時對植物產生毒害作用，還具潛在的毒害[10]。本研究以苦菜幼苗為材料，發現5 μmol·L-1的鎳溶液可促進細胞分裂并減輕畸變，同時具有顯著的去鉛毒作用，隨著鎳濃度的升高，去鉛毒作用減弱且對苦菜的毒害作用加強。

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