司雄元, 熊科勝, 徐慧敏, 檀華蓉, 司友斌
(1.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院, 安徽 合肥 230036; 2.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)生物技術(shù)中心, 安徽 合肥 230036; 3.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)田生態(tài)保育與污染防控安徽省重點實驗室, 安徽 合肥 230036)
多磺胺類抗生素(sulfonamides,SAs) 具有對氨基苯磺酞胺結(jié)構(gòu),是人工合成的的一類抗菌藥物,具有抗菌譜廣、使用方便、價格低廉、性質(zhì)穩(wěn)定、毒性小、口服吸收迅速以及療效好等優(yōu)點,在抗感染藥物市場中占有一定地位[1],是我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)中廣泛使用的獸用抗菌藥物之一[2]。由于抗生素的濫用、超量使用[3],同時抗生素的生物利用率有限,超過一半的抗生素隨著動物糞尿排出體外[4],致使環(huán)境中抗生素污染風(fēng)險備受關(guān)注,如環(huán)境(土壤、水體等)中SAs殘留量檢測及環(huán)境質(zhì)量影響評價[5-7]。
此外,已有報道顯示,蔬菜可以吸收環(huán)境中的SAs,蔬菜中均不同程度檢測出磺胺嘧啶、磺胺間甲氧嘧啶和磺胺甲惡唑,其中青菜中SAs殘留量最高[8],根莖類蔬菜平均含量為289 μg·g-1,瓜果類蔬菜平均含量為143 μg·kg-1,葉菜類蔬菜平均含量為98.1 μg·kg-1[9]。然而對于磺胺脅迫條件下蔬菜的生理及生長研究還鮮有報道。植物種子的萌發(fā)和根長被認為是直觀、有效的污染物生態(tài)毒理效應(yīng)指標(biāo)[10]。污染脅迫會導(dǎo)致蔬菜的多種生理應(yīng)激反應(yīng),使其代謝加速和能量需求增加,同時伴隨著活性氧自由基(reactive oxygen species, ROS)的過量產(chǎn)生。自由基累積過多會引起蛋白質(zhì)、核酸和甾醇類物質(zhì)損傷以及細胞膜脂質(zhì)過氧化等[11]。過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)是機體清除自由基的關(guān)鍵酶類,而丙二醛(MDA)作為脂類物質(zhì)氧化應(yīng)激的最終產(chǎn)物,可以衡量機體內(nèi)活性氧水平和氧化應(yīng)激程度[12]。葉綠素和可溶性蛋白質(zhì)是重要的生理生化指標(biāo),反映了外界環(huán)境因子的影響程度[13-14]。
筆者以小白菜(Brassicacampestris)為研究對象,探討其在SAs污染情況下種子萌發(fā)、抗氧化酶活性和MDA含量,以及葉綠素、蛋白質(zhì)含量等相關(guān)生理生長指標(biāo)的變化,對探究SAs對蔬菜生長及品質(zhì)的影響和保障食品安全具有現(xiàn)實意義。
小白菜(Brassicacampestris)品種為無夕白,獲取于豐原種子公司;磺胺(SA)純度w>99%,上海阿拉丁公司;磺胺二甲基嘧啶(SMT)純度w>99%,上海阿拉丁公司。
1.2.1SAs溶液的配制
采用超純水配制母液ρ均為500 mg·L-1,單一SAs污染溶液ρ分別設(shè)置為5、10、20、40和60 mg·L-1,復(fù)合SAs污染溶液SA和SMTρ分別設(shè)置為20和20、20和40、 40和20、40和40 mg·L-1。
1.2.2種子萌發(fā)實驗
將小白菜種子用φ為3%的雙氧水消毒浸泡15 min,用去離子水沖洗干凈,晾干待用。在9 cm直徑的培養(yǎng)皿中等距放置25粒大小均一、顆粒飽滿的種子,培養(yǎng)皿內(nèi)鋪有雙層濾紙,每培養(yǎng)皿分別加入5 mL不同濃度的單一及復(fù)合SAs溶液,每個處理濃度設(shè)置4個重復(fù)和空白對照(CK)。將培養(yǎng)皿密封后,置于溫度為25 ℃、濕度為80%的培養(yǎng)箱中避光培養(yǎng)。當(dāng)CK處理小白菜種子發(fā)芽率大于90%,平均根伸長至20 mm時實驗結(jié)束[14]。在根伸長抑制率為10%~60%區(qū)間內(nèi),用超純水配置SA和SMT的不同處理濃度,進行種子萌發(fā)實驗[15]。參照國家種子質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn),于第3、7天記錄所有種子的發(fā)芽個數(shù),計算發(fā)芽勢、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)。
1.2.3水培實驗
將種子在電熱恒溫培養(yǎng)箱中催芽72 h后,將其轉(zhuǎn)移到含有不同濃度SAs的50 mL Hoagland營養(yǎng)液中培養(yǎng),置于陽光溫室(25 ℃),每個濃度梯度設(shè)4個重復(fù)。每2 d換一次培養(yǎng)液。從添加污染物開始至培養(yǎng)14 d后收獲幼苗,用于生長生理指標(biāo)的測定[16]。
1.3.1小白菜生長指標(biāo)的測定
(1) 種子萌發(fā)實驗:按國家種子質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn),發(fā)芽勢于試驗第3天測定,發(fā)芽率則于試驗第7 天測定,各指標(biāo)計算公式如下:
發(fā)芽勢=前3 d內(nèi)正常發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%,發(fā)芽率=前7 d內(nèi)正常發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%,發(fā)芽指數(shù)=某段時間內(nèi)發(fā)芽總數(shù)/相應(yīng)的發(fā)芽時間。
(2)根長和芽長的測定:用直尺測量小白菜的根伸長和芽伸長。
(3)鮮重和干重的測定:每個處理濃度取10株小白菜樣品清洗干凈,用濾紙吸干表面水分后稱取鮮重,然后冷凍干燥48 h,稱取小白菜干重,將干燥好的小白菜樣品研磨混勻后,過0.150 mm孔徑篩保存于干燥器中備用。
1.3.2小白菜生理指標(biāo)的測定
葉綠素含量采用改進的混合液提取法[17]測定??扇苄缘鞍踪|(zhì)含量采用考馬斯亮藍G250染色法[18]測定 。丙二醛的含量采用硫代巴比妥酸法測定[19]測定。過氧化物酶活性采用愈創(chuàng)木酚氧化法[20]測定。過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法[21]測定。
1.3.3蔬菜中SAs的提取及高效液相色譜檢測方法
以φ=0.1%的H3PO4(pH=2.2)水溶液提取蔬菜中SAs;以Penomenex C18為分析柱,以w=0.5%(NH4)2HPO4-H3PO4溶液(pH=3.0)和乙腈為流動相,柱溫30 ℃,流速1.0 mL·min-1,檢測波長為270 nm的方法檢測蔬菜中SAs含量[22]。
采用DPS 7.05軟件進行LSD差異顯著性分析,采用SPSS 18.0軟件進行Pearson相關(guān)性分析,采用Origin 8.5軟件繪圖。
2.1.1SA和SMT對種子萌發(fā)的影響
不同濃度SA和SMT污染對小白菜種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)的影響如表1所示。從表1可知,當(dāng)ρ(SAs)為0~40 mg·L-1時白菜種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)總體呈下降趨勢,但未達顯著水平;ρ(SA)達60 mg·L-1時對種子萌發(fā)仍無抑制作用,而當(dāng)ρ(SMT)達60 mg·L-1時對種子萌發(fā)有顯著抑制作用,這與金彩霞等[23]的研究結(jié)果一致,種子萌發(fā)過程中可從胚內(nèi)獲取養(yǎng)分,從而減少外界環(huán)境對種子萌發(fā)的影響。
表1SAs對白菜種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)的影響
Table1EffectofSAsonthegerminationvigor,germinationrateandgerminationindexofBrassicacampestrisseeds
污染物處理組ρ1)/(mg·L-1)發(fā)芽勢/%發(fā)芽率/%發(fā)芽指數(shù)/% 空白CK079.64±7.19a90.41±8.23a74.55±6.01a SAA1582.22±6.74a93.67±6.59a74.50±6.14a A21079.20±6.31a92.73±9.09a74.33±6.79a A32079.59±7.89a91.44±5.20a73.32±6.58a A44077.46±8.97a90.12±9.53a72.19±5.62a A56075.52.±6.17a87.69±8.21a71.43±6.16a SMTB1578.36±7.81a89.11±7.48a73.62±4.97a B21078.14±8.40a91.70±9.31a73.01±8.14a B32077.87±9.12a90.07±12.65a72.08±7.19a B44074.59±10.25a89.73±10.47a72.22±11.54a B56066.59±9.25b86.49±9.36b71.01±12.16b SA-SMTA3B320,2078.67±8.93a91.99±8.87a74.64±4.16a A3B420,4076.33±8.74a90.12±12.32a73.18±6.17a A4B340,2079.39±9.09a90.85±9.71a72.33±6.46a A4B440,4073.84±10.08a88.94±11.33a71.79±4.72a
同一列數(shù)據(jù)后英文小寫字母不同表示處理間某指標(biāo)差異顯著(P<0.05)。1)SA-SMT復(fù)合污染下,前者為SA濃度,后者為SMT濃度。
植物種子在一定濃度污染物脅迫下萌發(fā)表現(xiàn)為不受抑制或部分受抑制,可能是由于種皮阻礙了外界污染物向胚芽滲透,只有環(huán)境受到嚴(yán)重污染時種子萌發(fā)才會被抑制。SA-SMT復(fù)合污染ρ均為40 mg·L-1時對種子萌發(fā)仍無顯著抑制作用。
2.1.2SA和SMT對小白菜生長指標(biāo)(根伸長、芽伸長、干重和鮮重)的影響
從表2可知,當(dāng)ρ(SAs)為5 mg·L-1時,僅SMT對根伸長有顯著抑制作用,其他指標(biāo)均無顯著影響,但隨著SAs濃度增加,SA和SMT單一及復(fù)合污染對小白菜各生長指標(biāo)均存在顯著抑制作用。
MIGLIORE 等[24]研究表明植物體內(nèi)磺胺類污染物會與葉酸產(chǎn)生競爭吸收,降低植物體內(nèi)葉酸含量,葉酸影響嘌呤的合成,從而影響其正常的生理功能,使根伸長和芽伸長受到抑制。 單一污染下,SAs對根伸長的影響大于對芽伸長的影響,其中SMT對小白菜的生理指標(biāo)影響大于SA。SA和SMT單一污染對小白菜干重和鮮重有不同程度的影響,ρ(SMT)和ρ(SA)均為5 mg·L-1時,小白菜干重和鮮重有增加趨勢,但未達顯著水平,隨著SAs濃度的增加,小白菜鮮重和干重均有所下降??傮w來說,單一SMT污染對小白菜生物量的影響要大于單一SA污染。
表2SAs污染對小白菜根伸長、芽伸長、鮮重和干重的影響
Table2EffectofSAsontherootlength,sprout,freshweightanddryweightofBrassicacampestris
污染物處理組ρ1)/(mg·L-1)根伸長/mm芽伸長/mm鮮重/〔g·(10株)-1〕干重/〔g·(10株)-1〕 空白CK029.95±0.54a14.30±0.28a7.13±0.33ab0.550±0.028ab SAA1529.43±0.33a14.50±0.36a7.15±0.06ab0.553±0.029a A21026.95±0.31b11.68±0.41c7.13±0.33ab0.550±0.018abA32019.55±1.35e10.43±0.72de7.15±0.17ab0.543±0.015abcdA44018.65±0.34f10.18±0.05def7.03±0.21abc0.537±0.022abcdeA56016.60±0.36g9.85±0.35fg7.00±0.18abc0.535±0.013abcde SMTB1527.43±0.33b14.00±0.26a7.25±0.17a0.555±0.038a B21025.45±0.31c12.48±0.39b7.25±0.17a0.545±0.019abcB32022.30±0.18d10.68±0.70d7.10±0.08ab0.537±0.010abcdeB44018.65±0.34f9.85±0.42fg7.00±0.12abc0.535±0.010abcdeB56014.10±0.77h9.38±0.40g6.80±0.20cd0.525±0.010bcde SA-SMTA3B320,2019.68±1.05e10.55±0.58d7.08±0.10ab0.532±0.005abcdeA3B420,4018.33±0.40f9.95±0.06ef6.93±0.05bcd0.520±0.001deA4B340,2018.38±0.44f9.95±0.10ef6.90±0.01bcd0.518±0.010cdeA4B440,4018.23±0.22f9.85±0.19fg6.70±0.16d0.515±0.006e
同一列數(shù)據(jù)后英文小寫字母不同表示處理間某指標(biāo)差異顯著(P<0.05)。1)SA-SMT復(fù)合污染下,前者為SA濃度,后者為SMT濃度。
SA-SMT復(fù)合污染時,當(dāng)ρ(SMT)為20 mg·L-1時,對根伸長和芽伸長在SA低濃度下呈拮抗作用,SA高濃度下為協(xié)同作用;對鮮重和干重均表現(xiàn)為協(xié)同作用。當(dāng)ρ(SMT)為40 mg·L-1時,僅SA低濃度下對芽伸長表現(xiàn)為拮抗作用,其他均為協(xié)同作用。當(dāng)ρ(SA)為20 mg·L-1時,僅SMT高濃度下對芽伸長表現(xiàn)為拮抗作用;當(dāng)ρ(SA)為40 mg·L-1時,SMT對各指標(biāo)均為協(xié)同抑制作用。
2.2.1SA和SMT對葉綠素含量的影響
從表3可知,當(dāng)SAs單一污染為5 mg·L-1時,總?cè)~綠素含量與對照組無顯著差異,但隨著濃度的升高,各濃度處理間與對照組相比總?cè)~綠素、葉綠素a和葉綠素b含量均顯著降低(P<0.05),且SMT對總?cè)~綠素、葉綠素a的影響強于SA;低濃度下SMT對葉綠素b的抑制作用強于SA,但當(dāng)ρ達60 mg·L-1時SA抑制作用強于SMT。逆境可導(dǎo)致小白菜體內(nèi)活性氧的累積,進而使葉綠素加速分解[25]。SAs污染條件下,葉綠素a受到的抑制作用強于葉綠素b,這與葉綠素a較葉綠素b敏感、更易與活性氧發(fā)生反應(yīng)的結(jié)論[14]一致。當(dāng)SAs濃度較高,產(chǎn)生脂質(zhì)過氧化作用時,細胞膜結(jié)構(gòu)和功能遭到破壞,葉綠素下降影響小白菜的生長發(fā)育,這與顧國平等[26]的研究結(jié)果相一致。SA-SMT復(fù)合污染對小白菜葉綠素含量的影響在較低濃度時表現(xiàn)為拮抗作用,在較高濃度時表現(xiàn)為協(xié)同作用。
2.2.2SA和SMT對小白菜過氧化物酶(POD)活性的影響
從圖1可知,在單一污染條件下,SA和SMT對小白菜POD活性影響趨勢相似,小白菜體內(nèi)POD活性均為先增加后降低。ρ(SA)為40 mg·L-1,ρ(SMT)在10 mg·L-1時POD活力達最高,各處理之間均有顯著差異(P<0.05),這與高若松[27]研究磺胺間甲氧嘧啶對大豆幼苗體內(nèi)POD活性變化一致。
單一污染下,20 mg·L-1SA使小白菜中POD活性較CK處理增加28.94%,而在20 mg·L-1SMT下,小白菜POD活性較CK處理增加42.10%,而在SA-SMT復(fù)合污染(ρ均為20 mg·L-1)下,小白菜POD活性較CK處理增加42.21%,比相同濃度的單一SMT污染的增加程度稍大。在SA-SMT復(fù)合污染(ρ均為40 mg·L-1)條件下,POD活性最低。SA-SMT 復(fù)合污染對小白菜POD活性的影響均表現(xiàn)為協(xié)同抑制作用。
表3SAs污染對小白菜葉綠素含量的影響
Table3EffectofSAsonthechlorophyllcontentofBrassicacampestris
污染物處理組ρ1)/(mg·L-1)w(總?cè)~綠素)/(mg·g-1)w(葉綠素a)/(mg·g-1)w(葉綠素b)/(mg·g-1) 空白CK01.820±0.014a1.308±0.015a0.475±0.029a SAA151.820±0.014a1.308±0.015a0.473±0.030a A2101.650±0.049b1.175±0.031c0.405±0.019b A3201.355±0.055c1.000±0.012de0.335±0.042c A4401.210±0.039ef0.938±0.038f0.249±0.033efA5601.060±0.038g0.833±0.036hi0.188±0.017hi SMTB151.818±0.015a1.228±0.024b0.420±0.034b B2101.268±0.043d1.038±0.046d0.310±0.028cdB3201.038±0.062g0.893±0.029g0.220±0.035fghiB4400.958±0.025h0.798±0.015i0.220±0.035fghiB5600.805±0.056j0.668±0.033j0.200±0.026ghi SA-SMTA3B320,201.260±0.041de0.968±0.029ef0.270±0.016deA3B420,401.170±0.000f0.958±0.019f0.225±0.013fghA4B340,200.973±0.026h0.853±0.019h0.233±0.033efgA4B440,400.883±0.026i0.813±0.019i0.183±0.021i
同一列數(shù)據(jù)后英文小寫字母不同表示處理間某指標(biāo)差異顯著(P<0.05)。1)SA-SMT復(fù)合污染下,前者為SA濃度,后者為SMT濃度。
各處理組含義見表1。直方柱上方英文小寫字母不同表示各處理組間POD活性差異顯著(P<0.05)。
各處理組含義見表1。直方柱上方英文小寫字母不同表示各處理組間CAT活性差異顯著(P<0.05)。
2.2.3SA和SMT污染對小白菜過氧化氫酶(CAT)活性的影響
圖2為在SA和SMT單一復(fù)合污染條件下小白菜CAT活性的變化,SA和SMT單一污染對小白菜CAT活性的影響不同,當(dāng)ρ(SA)<20 mg·L-1時小白菜CAT活性低于對照,但隨著SA濃度的增加,產(chǎn)生較多H2O2,誘導(dǎo)CAT活性升高[28]。而SMT對小白菜中CAT活性的影響呈現(xiàn)低濃度的激活作用和高濃度的抑制作用,且各處理之間均具有顯著性差異(P<0.05)。SA-SMT復(fù)合污染對CAT活性的抑制增加,為協(xié)同抑制作用。
2.2.4SA和SMT對小白菜可溶性蛋白質(zhì)含量的影響
從圖3可知,ρ(SA)≤20 mg·L-1時小白菜體內(nèi)可溶性蛋白質(zhì)含量與CK差異未達顯著水平(P>0.05),當(dāng)ρ(SA)>20 mg·L-1時可溶性蛋白質(zhì)含量顯著下降。隨SMT污染濃度提高,可溶性蛋白質(zhì)含量不斷降低,這與趙保真[16]研究結(jié)果相類似,當(dāng)磺胺類藥物污染濃度超過小白菜的忍受閾值,蛋白合成就會受阻,含量下降。單一污染下,SMT污染對小白菜蛋白質(zhì)含量的影響要大于SA污染處理。在SA-SMT復(fù)合污染條件下,SA與SMT混合污染(ρ均為20 mg·L-1)會在一定程度上緩解SA對小白菜中蛋白質(zhì)含量的毒性效應(yīng)而表現(xiàn)為拮抗作用,ρ(SMT)濃度較高(40 mg·L-1)時與SA混合增加了SA對小白菜中蛋白質(zhì)的毒性效應(yīng),表現(xiàn)為協(xié)同作用。
各處理組含義見表1。小白菜質(zhì)量以鮮重計。直方柱上方英文小寫字母不同表示各處理組間可溶性蛋白質(zhì)含量差異顯著(P<0.05)。
2.2.5SA和SMT污染對小白菜丙二醛(MDA)含量的影響
從圖4可知,在SA單一污染條件下小白菜中MDA含量隨SA濃度增加而增加,當(dāng)ρ(SA)為60 mg·L-1時MDA含量顯著增加,這與徐敦明等[29]研究得到的農(nóng)藥對上海青(Brassicarapa)的影響結(jié)果一致。
各處理組含義見表1。直方柱上方英文小寫字母不同表示各處理組間MDA含量差異顯著(P<0.05)。
不同污染物對小白菜體內(nèi)MDA含量的影響不同,SMT單一污染時小白菜中MDA含量隨SMT濃度的増加呈先增加后降低趨勢,并達顯著水平。MDA含量與污染物濃度及抗氧化酶保護系統(tǒng)等有關(guān),MDA含量增加驗證了植物細胞啟動膜保護系統(tǒng)的應(yīng)激機制[30]。當(dāng)ρ(SMT)≥40 mg·L-1時小白菜體內(nèi)MDA含量下降,可能與白菜中SMT的吸收速率降低及抗氧化酶保護的滯后性有關(guān)。SA和SMT復(fù)合污染時MDA含量也呈降低趨勢。
從表4可知,小白菜對SA和SMT的吸收累積有一定差異性,隨著SA和SMT濃度的增加,小白菜中SA和SMT含量也增加,累積量表現(xiàn)為SMT>SA。在低濃度處理下,小白菜體內(nèi)SA和SMT含量差異不明顯,只有在高濃度時小白菜體內(nèi)SA和SMT積累量才呈顯著差異。當(dāng)ρ為60 mg·L-1時,白菜體內(nèi)SMT含量最高,累積量達1.618 mg·kg-1,而SA累積量只有0.873 mg·kg-1。
表4不同濃度污染下小白菜中SA和SMT含量
Table4ContentsofSAandSMTinBrassicacampestrisunderdifferentconcentrationsofpollution
ρ/(mg·L-1)w(SA)/(mg·kg-1)富集系數(shù)w(SMT)/(mg·kg-1)富集系數(shù) 0NDNDNDND 5NDND0.023±0.002a0.004 100.056±0.034a0.0060.037±0.014a0.004 200.171±0.012b0.0070.637±0.110b0.031 400.452±0.094c0.0110.865±0.073c0.021 600.873±0.150d0.0141.618±0.102d0.026
ND表示未檢出。同一列數(shù)據(jù)后英文小寫字母不同表示處理間某指標(biāo)差異顯著(P<0.05)。
富集系數(shù)指植物體內(nèi)抗生素含量與溶液中該抗生素含量的比值,是評價植物富集抗生素能力的指標(biāo)之一,它反映了植物對抗生素的吸收能力大小。富集系數(shù)越大,富集能力越強[31]。從表4可知,ρ(SAs)為5~60 mg·L-1時,小白菜對SA的富集系數(shù)為0~0.014,對SMT的富集系數(shù)為0.004~0.031。隨著濃度的升高,小白菜對SA的富集系數(shù)呈升高趨勢,而對SMT的富集系數(shù)呈先升高后降低趨勢。相同濃度下小白菜幼苗對SA和SMT的富集系數(shù)整體上為SMT>SA,說明小白菜在幼苗期更容易從環(huán)境中吸收SMT。
SAs與其他生長生理指標(biāo)相關(guān)性分析見表5~6。小白菜體內(nèi)SA、SMT含量與SAs污染濃度呈極顯著正相關(guān)關(guān)系,且與SA的相關(guān)性高于SMT;SAs污染濃度及小白菜體內(nèi)吸收SAs與各指標(biāo)具有類似的相關(guān)性,但不同磺胺抗生素種類與各指標(biāo)的相關(guān)性存在差異。
環(huán)境中和小白菜體內(nèi)SA濃度與CAT、POD活性均無相關(guān)性,與MDA含量均呈正相關(guān)關(guān)系,與其他指標(biāo)呈不同程度的負相關(guān)關(guān)系,環(huán)境中SA濃度與各指標(biāo)的相關(guān)性大小順序為葉綠素含量>可溶性蛋白質(zhì)含量>鮮重>MDA含量>根長>干重>芽長;小白菜體內(nèi)SA濃度與各指標(biāo)的相關(guān)性大小順序為MDA含量>可溶性蛋白質(zhì)含量>葉綠素>鮮重>根長>干重>芽長。
表5SA污染濃度與小白菜生長生理指標(biāo)的相關(guān)性分析
Table5CorrelationbetweenSAconcentrationswithgrowthandphysiologicalindexesinBrassicacampestris
指標(biāo)SA加入SA吸收根長芽長鮮重干重葉綠素含量 POD活性CAT活性可溶性蛋白質(zhì)含量 SA吸收0.986** 根長-0.911*-0.853* 芽長-0.825*-0.750 0.944** 鮮重-0.920**-0.932**0.7310.648 干重-0.827*-0.7610.972**0.875*0.638葉綠素含量-0.973**-0.940**0.978**0.916*0.837* 0.916* POD活性0.036-0.124-0.342-0.4920.098-0.387-0.182 CAT活性-0.093-0.082-0.126-0.2090.070-0.201-0.0660.171可溶性蛋白質(zhì)含量-0.925**-0.945**0.7420.7150.969**0.6100.858*0.1140.019 MDA含量0.912*0.949**-0.744-0.681-0.824*-0.606-0.857*-0.262-0.158-0.900*
**表示P<0. 01, *表示P<0.05。
表6SMT污染濃度與小白菜生長生理指標(biāo)的相關(guān)性分析
Table6CorrelationbetweenSMTconcentrationswithgrowthandphysiologicalindexesinBrassicacampestris
指標(biāo)SMT加入SMT吸收根長芽長鮮重干重葉綠素含量 POD活性CAT活性可溶性蛋白質(zhì)含量 SMT吸收0.979** 根長-0.988**-0.967** 芽長-0.917*-0.902*0.957** 鮮重-0.920**-0.955**0.868*0.790 干重-0.884*-0.922**0.883*0.905*0.912* 葉綠素含量-0.858*-0.848*0.914*0.968**0.7180.900* POD活性-0.570-0.6020.4430.3190.8020.5600.197 CAT活性-0.805-0.828*0.7910.840*0.865*0.971**0.839*0.599 可溶性蛋白質(zhì)含量-0.989**-0.990**0.987**0.939**0.923**0.902*0.871*0.5470.811 MDA含量-0.247-0.2230.094-0.0900.4560.138-0.1930.861*0.2180.171
**表示P<0. 01, *表示P<0.05。
環(huán)境中和小白菜體內(nèi)SMT濃度與各生長生理指標(biāo)均呈負相關(guān)關(guān)系,且與MDA含量的相關(guān)性均較差,其中環(huán)境中SMT濃度與其他各指標(biāo)間的相關(guān)性大小順序為可溶性蛋白質(zhì)含量>根長>鮮重>芽長>干重>葉綠素>CAT活性>POD活性;小白菜體內(nèi)SMT含量與其他指標(biāo)的相關(guān)性大小順序為可溶性蛋白質(zhì)含量>根長>鮮重>干重>芽長>葉綠素>CAT活性>POD活性。比較發(fā)現(xiàn),環(huán)境中和小白菜體內(nèi)SA濃度與小白菜的葉綠素、可溶性蛋白質(zhì)含量間均呈極顯著相關(guān)關(guān)系,環(huán)境中和小白菜體內(nèi)SMT濃度與小白菜的可溶性蛋白質(zhì)含量、根長和鮮重間均呈極顯著相關(guān)關(guān)系。
SA-SMT復(fù)合污染下,當(dāng)ρ(SA)為20 mg·L-1時SMT僅與MDA含量呈正相關(guān)關(guān)系,與其他各指標(biāo)均呈負相關(guān)關(guān)系,SMT與葉綠素總量呈極顯著相關(guān)關(guān)系,與CAT活性呈顯著相關(guān)關(guān)系;當(dāng)ρ(SA)為40 mg·L-1時SMT濃度與芽伸長、根伸長、鮮重、可溶性蛋白質(zhì)含量、POD活性及MDA含量的相關(guān)性均有所提高,而與葉綠素含量和CAT活性相關(guān)性有所下降,SMT濃度僅與POD活性呈極顯著相關(guān);當(dāng)ρ(SMT)為20 mg·L-1時SA與各指標(biāo)相關(guān)關(guān)系均未達顯著水平,當(dāng)ρ(SMT)為40 mg·L-1時,SA僅與可溶性蛋白質(zhì)含量呈極顯著負相關(guān)關(guān)系。
不同SAs對小白菜種子萌發(fā)的影響不同,SMT對小白菜種子萌發(fā)的抑制作用強于SA;SAs單一及復(fù)合污染下,隨著SAs污染濃度的增加,小白菜的生理和生長均受到不同的抑制作用,小白菜的根伸長、芽伸長、鮮重和干重均降低,小白菜的葉綠素含量、可溶性蛋白質(zhì)含量總體呈下降趨勢;不同SAs對小白菜中POD活性、CAT活性的影響不同,總體均呈下降趨勢。單一污染下,MDA含量隨SA濃度增加而增加,而隨SMT濃度增加,MDA含量先增加后降低,復(fù)合污染下呈下降趨勢。小白菜體內(nèi)SAs含量隨環(huán)境中SAs濃度的增加而增加,小白菜對不同SAs的富集能力不同,對SMT的富集大于SA。相關(guān)性分析結(jié)果表明,SAs單一及復(fù)合污染條件下,SAs分別與小白菜的可溶性蛋白質(zhì)含量、葉綠素含量、CAT活性和POD活性的相關(guān)性較好。在SAs污染下,小白菜的生理生長指標(biāo)及品質(zhì)均受到不同程度的影響,SAs也會通過富集進入小白菜體內(nèi),進而帶來潛在的食品安全風(fēng)險。
[1] 包艷萍.珠三角蔬菜中磺胺類抗生素污染特征研究[D].廣州:暨南大學(xué),2010.[BAO Yan-ping.The Study of Sulfonamides Antibiotics in Vegetables From Pearl River Delta[D].Guangzhou:Jinan University,2010.]
[2] 王健,賁偉偉,強志民,等.我國養(yǎng)豬業(yè)廢棄物中四環(huán)素類、磺胺類抗生素及相關(guān)抗性基因污染研究進展[J].生態(tài)毒理學(xué)報,2015,10(5):2-10.[WANG Jian,BEN Wei-wei,QIANG Zhi-min,etal.Contamination of Tetracyclines,Sulfonamides and Corresponding Resistance Genes in the Waste From Chinese Pig Industry[J].Asian Journal of Ecotoxicology,2015,10(5):2-10.]
[3] 吳林海,謝旭燕.生豬養(yǎng)殖戶認知特征與獸藥使用行為的相關(guān)性研究[J].中國人口·資源與環(huán)境,2015,25(2):160-169.[WU Lin-hai,XIE Xu-yan.A Study About the Interrelation Between Pig Farmers′ Cognitive Characteristics and Behaviors on Veterinary Drugs Use[J].China Population,Resources and Environment,2015,25(2):160-169.]
[4] 潘尋,強志民,賁偉偉.高溫堆肥對豬糞中多類抗生素的去除效果[J].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報,2013,29(1):64-69.[PAN Xun,QIANG Zhi-min,BEN Wei-wei.Effects of High-Temperature Composting on Degradation of Antibiotics in Swine Manure[J].Journal of Ecology and Rural Environment,2013,29(1):64-69.]
[5] 常紅,胡建英,王樂征,等.城市污水處理廠中磺胺類抗生素的調(diào)查研究[J].科學(xué)通報,2008,53(2):159-164.
[6] AWAD Y M,KIM S C,EI-AZEEM S A M A,etal.Veterinary Antibiotics Contamination in Water,Sediment,and Soil Near a Swine Manure Composting Facility[J].Environmental Earth Sciences,2014,71(3):1433-1440.
[7] AHMAD M,RAJAPAKSHA A U,LIM J E,etal.Biochar as a Sorbent for Contaminant Management in Soil and Water:A Review[J].Chemosphere,2014,99:19-33.
[8] 金彩霞,司曉薇,王子英,等.養(yǎng)殖場周邊土壤-蔬菜系統(tǒng)磺胺類藥物殘留及風(fēng)險評價[J].環(huán)境科學(xué),2016,37(4):1562-1567.[JIN Cai-xia,SI Xiao-wei,WANG Zi-ying,etal.Distribution and Risk Assessment of Sulfonamides Antibiotics in Soil and Vegetables From Feedlot Livestock[J].Environmental Science,2016,37(4):1562-1567.]
[9] 成玉婷,吳小蓮,向壘,等.廣州市典型有機蔬菜基地土壤中磺胺類抗生素污染特征及風(fēng)險評價[J].中國環(huán)境科學(xué),2017,37(3):1154-1161.[CHENG Yu-ting,WU Xiao-lian,XIANG Lei,etal.Distribution and Risk Assessment of Sulfonamide Antibiotics in Soil From Organic Vegetable Farms in Guangzhou[J].China Environmental Science,2017,37(3):1154-1161.]
[10] XIE X J,ZHOU Q X,LIN D S,etal.Toxic Effect of Tetracycline Exposure on Growth,Antioxidative and Genetic Indices of Wheat(TriticumaestivumL.)[J].Environmental Science and Pollution Research,2011,18(4):566-575.
[11] GILL S S,TUTEJA N.Reactive Oxygen Species and Antioxidant Machinery in Abiotic Stress Tolerance in Crop Plants[J].Plant Physiology and Biochemistry,2010,48(12):909-930.
[12] 程帆,趙艷茹,余克強,等.基于高光譜技術(shù)的病害早期脅迫下黃瓜葉片中過氧化物酶活性的研究[J].光譜學(xué)與光譜分析,2017,37(6):1861-1865.[CHENG Fan,ZHAO Yan-ru,YU Ke-qiang,etal.Application of Hyper-Spectra for Detecting Peroxidase Content in Cucumber Leaves With Early Disease Stress[J].Spectroscopy and Spectral Analysis,2017,37(6):1861-1865.]
[13] LIU X L,ZHANG S Z,SHAN X Q,etal.Combined Toxicity of Cadmium and Arsenate to Wheat Seedlings and Plant Uptake and Antioxidative Enzyme Responses to Cadmium and Arsenate Co-Contamination[J].Ecotoxicology and Environmental Safety,2007,68(2):305-313.
[14] 張明生,謝波,談鋒,等.甘薯可溶性蛋白、葉綠素及ATP含量變化與品種抗旱性關(guān)系的研究[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2003,36(1):13-16.[ZHANG Ming-sheng,XIE Bo,TAN Feng,etal.Relationship Among Soluble Protein,Chlorophyll and ATP in Sweet Potato Under Water Stress With Drought Resistance[J].Scientia Agricultura Sinica,2003,36(1):13-16.]
[15] 金彩霞,司曉薇,毛蕾,等.銅-磺胺嘧啶復(fù)合脅迫對蔬菜種子發(fā)芽的急性毒性效應(yīng)[J].生態(tài)毒理學(xué)報,2015,10(5):164-171.[JIN Cai-xia,SI Xiao-wei,MAO Lei,etal.Acute Toxic Effect of Cu-Sulfadiazine Combined Stress on the Germination of Vegetable Seeds[J].Asian Journal of Ecotoxicology,2015,10(5):164-171.]
[16] 趙保真.Cu和磺胺嘧啶單一及復(fù)合污染的生態(tài)毒性效應(yīng)研究[D].新鄉(xiāng):河南師范大學(xué),2012.[ZHAO Bao-zhen.Study of the Ecology Toxic Effects of Single and Combined Pollution Between Cu and Sulfadiazine[D].Xinxiang:Henan Normal University,2012.]
[17] 沈偉其.測定水稻葉片中葉綠素含量的混合液提取法[J].植物生理學(xué)通報,1988,24(3):62-64.[SHEN Wei-qi.Extraction of Mixed Solution for Determination of Chlorophyll Content in Rice Leaf Blade[J].Plant Physiology Communications,1988,24(3):62-64.]
[18] 北京師范大學(xué)生物系生物化學(xué)教研室.基礎(chǔ)生物化學(xué)實驗[M].北京:高等教育出版社,1982:97-99.
[19] OHKAWA H,OHISHI N,YAGI K.Assay for Lipid Peroxides in Animal Tissues by Thiobarbituric Acid Reaction[J].Analytical Biochemistry,1979,95(2):351-358.
[20] 趙煬,李永生,高秀峰.基于愈創(chuàng)木酚熒光減量準(zhǔn)確測定過氧化物酶活性的新方法[J].分析化學(xué),2015,43(7):1040-1046.[ZHAO Yang,LI Yong-sheng,GAO Xiu-feng.A New Method for Accurate Determination of Peroxidase Activity Based on Fluorescence Decrease of Guaiacol[J].Chinese Journal of Analytical Chemistry,2015,43(7):1040-1046.]
[21] 余迪求,岑川,楊明蘭,等.玉米不同組織過氧化氫酶水楊酸敏感性的差異和外源水楊酸處理提高玉米抗病性的研究[J].植物學(xué)報,1999,41(12):1293-1298.[YU Di-qiu,CEN Chuan,YANG Ming-lan,etal.Tissue Variance of Salicylic Acid-Sensitive Catalase and Enhancement of Disease Resistance With Exogenous Salicylic Acid in Maize[J].Acta Botanica Sinica,1999,41(12):1293-1298.]
[22] 徐慧敏,施婷婷,檀華蓉,等.高效液相色譜法同時測定蔬菜中有機酸與磺胺類抗生素[J].分析實驗室,2016,35(10):1135-1139.[XU Hui-min,SHI Ting-ting,TAN Hua-rong,etal.Examination of Seven Organic Acids in Vegetables by High Performance Liquid Chromatography[J].Chinese Journal of Analysis Laboratory,2016,35(10):1135-1139.]
[23] 金彩霞,劉軍軍,陳秋穎,等.獸藥污染土壤對小麥和白菜根伸長抑制的毒性效應(yīng)[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2009,28(7):1358-1362.[JIN Cai-xia,LIU Jun-jun,CHEN Qiu-ying,etal.Toxicological Effects of Veterinary Drugs in Soil on the Inhibition of Root Elongation of Wheat and Chinese Cabbages[J].Journal of Agro-Environment Science,2009,28(7):1358-1362.]
[24] MIGLIORE L,CIVITAREALE C,COZZOLINO S,etal.Laboratory Modelsto Evaluate Phytotoxicity of Sulphadimethoxine on Terrestrial Plants[J].Chemosphere,1998,37(14/15):2957-2961.
[25] 伍澤堂.超氧自由基與葉片衰老時葉綠素破壞的關(guān)系[J].植物生理學(xué)通訊,1991,27(4):277-279.[WU Ze-tang.Relationship Between Superoxide Radical and Destruction of Chlorphyll During Leaf Senescence[J].Plant Physiology Communications,1991,27(4):277-279.]
[26] 顧國平,章明奎.獸藥土霉素對水稻幼苗根系及部分生理特性的影響[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報,2016,28(2):190-194.[GU Guo-ping,ZHANG Ming-kui.Effect of Oxytetracycline on Root Growth and Physiological Characteristics of Rice Seedlings[J].Acta Agriculturae Zhejiangensis,2016,28(2):190-194.]
[27] 高若松.Cd-磺胺間甲氧嘧啶單一及復(fù)合污染的生態(tài)毒性研究[D].新鄉(xiāng):河南師范大學(xué),2011.[GAO Ruo-song.Study of the Ecology Toxic Effects of Single and Combined Pollution Between Cd and Sulfamononethoxine[D].Xinxiang:Henan Normal University,2012.]
[28] MELIDOOUA M,RIGANAKOSB K,GALARIS D.Protection Against Nuclear DNA Damage Offered by Flavonoids in Cells Exposed to Hydrogen Peroxide:The Role of Iron Chelation[J].Free Radical Biology and Medicine,2005,39(12):1591-1600.
[29] 徐敦明,馬志卿,馮俊濤,等.毒死蜱和鬼臼毒素脅迫對蔬菜上海青抗氧化酶系及丙二醛的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2004,23(6):1089-1092.[XU Dun-ming,MA Zhi-qing,FENG Jun-tao,etal.Effects of Chlorpyrifos and Podophyllotoxin on Anti-Oxidative Enzymes and the MDA of Vegetable(BrassicarapaL.)[J].Journal of Agro-Environment Science,2004,23(6):1089-1092.]
[30] 孟超敏,姬俊華,鄭躍進.Pb2+、Cr3+單一及復(fù)合污染對小麥幼苗MDA積累及保護酶活性的影響[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,38(15):15-17.[MENG Chao-min,JI Jun-hua,ZHENG Yue-jin.Effects of Single or Combined Pollution of Heavy Metal Pb2+,Cr3+on MDA Accumulation and Protection Enzyme Activity of Wheat Seeding[J].Guangdong Agricultural Sciences,2011,38(15):15-17.]
[31] 楊惟薇,劉敏,曹美珠,等.不同玉米品種對重金屬鉛鎘的富集和轉(zhuǎn)運能力[J].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報,2014,30(6):774-779.[YANG Wei-wei,LIU Min,CAO Mei-zhu,etal.Accumulation and Transfer of Lead (Pb) and Cadmium (Cd) on Different Species of Maize[J].Journal of Ecology and Rural Environment,2014,30(6):774-779.]