明礬對蠶豆根尖細(xì)胞遺傳毒性的研究

張婷 鄭燕玲 蘇敏

(福建師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 福建福州 350108)

明礬是含有結(jié)晶水的硫酸鉀和硫酸鋁的復(fù)鹽。明礬晶體在空氣中會揮發(fā),但對人體無害;其中含有的鋁對人體有害,長期飲用明礬凈化的水,可能會引起老年性癡呆。明礬對許多高等動物和植物具有明顯的誘變效應(yīng)。

目前,蠶豆根尖細(xì)胞微核測定監(jiān)測淡水污染物和檢測化學(xué)誘變劑的研究已列入國家生物監(jiān)測技術(shù)規(guī)范(水環(huán)境部分),并推廣應(yīng)用于大氣、廢水、土壤等的致突變活性檢測。蠶豆與小鼠在分類上屬于同一個層次,蠶豆染色體的損傷可以在一定程度上反映同樣暴露條件下哺乳動物遺傳物質(zhì)的損傷[1]。蠶豆和動物之間對環(huán)境致突變物所引起的染色體畸變等定性反映的一致性可達(dá)99%以上,可指示各理化因子對生物和人類的潛在影響。

1 材料和方法

1.1 化學(xué)試劑

化學(xué)級別明礬、青皮蠶豆。

1.2 根尖制備

取適量沙土將水土混合,青皮蠶豆于40℃溫水中浸泡4小時后埋入沙土,靜候2～3天后待蠶豆主根長至1.0-1.5cm時將主根剪掉約0.5cm,促使大量側(cè)根長出,換新土繼續(xù)培養(yǎng),待蠶豆側(cè)根長至1.0-1.5cm時,選取側(cè)根粗壯健康蠶豆進(jìn)行明礬處理。

1.3 明礬處理

以0.1、0.3、0.5、0.7、0.9、1.2、1.5mg/ml的濃度梯度配置明礬溶液,對照組使用等量蒸餾水,將溶液倒入培養(yǎng)蠶豆的沙土中,貼上對應(yīng)標(biāo)簽,在常溫下染毒28h。

1.4 細(xì)胞有絲分裂與微核制備

將蠶豆用超純水沖洗2～3次,自根冠端切取1cm,用卡諾固定液固定8h。制片并在對應(yīng)裝片上貼好標(biāo)簽,觀察2000～3000個細(xì)胞并統(tǒng)計細(xì)胞微核千分率,并進(jìn)行顯微攝影。(微核存在于胞質(zhì)中,大小約為主核的1/10～1/30,圓形或橢圓形,顏色與主核一致或略淺于主核[2]。微核率=微核細(xì)胞數(shù)/觀察的細(xì)胞總數(shù)×1000‰)

1.5 統(tǒng)計學(xué)分析

運用t檢驗對蠶豆根尖細(xì)胞微核率進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

明礬誘導(dǎo)的根尖微核實驗經(jīng)分析得出,不同濃度明礬溶液對蠶豆根尖細(xì)胞具有不同程度的影響。蠶豆根尖細(xì)胞微核率隨著明礬溶液濃度的增大呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。當(dāng)明礬溶液濃度介于0-0.5mg/ml時,蠶豆根尖細(xì)胞微核率呈直線上升趨勢,除0.1mg/ml時因明礬濃度較低無明顯顯著率外,明礬溶液濃度在0.3mg/ml時有顯著差異,在0.5mg/ml時差異極顯著,說明在這該濃度時明礬溶液對蠶豆根尖微核的產(chǎn)生具有顯著誘導(dǎo)效應(yīng),能產(chǎn)生遺傳毒性;明礬濃度于0.5-1.5mg/ml時,蠶豆細(xì)胞微核率呈下降趨勢,但下降速度緩慢。濃度為0.7、0.9mg/ml時具有極顯著差異,濃度為1.2、1.5mg/ml時具有顯著差異,可看出雖然蠶豆細(xì)胞微核率具有下降趨勢,但仍比對照組高,分析原因可能是當(dāng)明礬溶液濃度處于0.7-1.5mg/ml時,較高濃度的明礬溶液對蠶豆根尖細(xì)胞造成嚴(yán)重傷害,使根尖細(xì)胞活性大大降低,頻臨死亡,細(xì)胞生長受到抑制,細(xì)胞周期延遲[3]。細(xì)胞分裂次數(shù)減少,從而減少了微核形成的機(jī)率,從而表現(xiàn)出蠶豆根尖細(xì)胞微核率下降的趨勢;或是在細(xì)胞中間代謝過程中生物轉(zhuǎn)化酶系統(tǒng)受到抑制,指示突變效應(yīng)反而降低[4]。

3 結(jié)論與討論

蠶豆根尖細(xì)胞微核實驗與動物試驗方法之間對環(huán)境致突變物引起的染色體畸變等定性反應(yīng)的一致性可達(dá)到99%以上,是非常合適的實驗材料。引起細(xì)胞產(chǎn)生微核的主要原因有:(1)化學(xué)毒性物質(zhì)損傷所致的微核;(2)細(xì)胞組成成分缺乏所致微核;(3)其他因素。本實驗中明礬溶液對蠶豆根尖細(xì)胞的微核產(chǎn)生具有顯著誘導(dǎo)效應(yīng),微核率變化曲線隨明礬溶液濃度的增加呈現(xiàn)先上升后緩慢下降的趨勢,明礬溶液濃度為0.5mg/ml時微核率具峰值。在明礬溶液濃度較低時,根尖細(xì)胞能進(jìn)行細(xì)胞分裂,但因為明礬對細(xì)胞產(chǎn)生毒害作用,造成部分細(xì)胞染色體失去著絲粒形成染色體斷片,形成微核[4]。明礬濃度較低時微核率隨濃度增高;當(dāng)明礬溶液濃度高于0.5mg/ml時,過高的溶液濃度對根尖細(xì)胞的毒害作用大,造成根尖細(xì)胞無法正常分裂或細(xì)胞周期延長,細(xì)胞分裂次數(shù)減少,故微核率下降[5]。本實驗所有明礬溶液濃度對根尖細(xì)胞微核率均具有提升作用,說明微核率同溶液濃度呈正相關(guān)。實驗結(jié)果顯示,明礬在一定濃度范圍內(nèi)有致畸突變效應(yīng),家畜、人類若經(jīng)常接觸由明礬凈化的水源勢必會造成遺傳物質(zhì)受到傷害,使用蠶豆根尖細(xì)胞進(jìn)行微核實驗對水環(huán)境中明礬污染進(jìn)行監(jiān)測,是一種高效、快速、便捷的方法。

[1]張江麗,王淑敏,高永闖,等.洗發(fā)水對蠶豆根尖細(xì)胞遺傳毒性的研究[J].環(huán)境與健康雜志,2009,26(9),812-813.

[2]葉亞新,等利甩蠶豆根尖做棱法監(jiān)測工業(yè)廢水污染的研究[J].鐵道師院學(xué)報,1993,10(1):30-35.

[3]阮萃才,等.蠶豆根尖撒棱技術(shù)監(jiān)測環(huán)境污染物的誘變活性[J].環(huán)境科學(xué),1992,13(4),56-58.

[4]張江麗,王聰艷,李茜茜,等.洗衣粉對蠶豆根尖細(xì)胞遺傳毒性效應(yīng)的研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),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.