重金属铅、镍对苦菜根尖细胞分裂的影响

郭爱华+辛高伟+任静宇

摘    要：以苦菜幼苗为材料，在模拟自然条件下，研究重金属铅和镍对苦菜根尖有丝分裂指数、微核率、染色体畸变率等细胞生物学特征的影响。结果表明：随着铅浓度的升高苦菜根尖细胞有丝分裂指数降低，微核率和染色体畸变率升高;5 μmol·L-1的镍溶液可显著提高有丝分裂指数，且有效降低染色体畸变率;铅镍复合溶液处理中镍浓度为5～100 μmol·L-1时可显著减轻铅毒作用，并随着浓度的增加减轻铅毒的作用程度减弱，当镍的浓度为1 000 μmol·L-1时对苦菜根尖的毒害作用加强。

关键词：铅;镍;苦菜;有丝分裂指数;微核;染色体畸变

中图分类号：Q945.14           文献标识码：A           DOI 编码：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，菊科一年或两年生草本植物，药食同源[1-2]，是近年来倍受推崇的天然保健食品，其营养物质丰富，且含有黄酮、甾醇等活性化合物，具有良好的生理功效，可清热解毒、止咳、凉血明目、消肿、和胃，防治癌症、提高免疫力等，能治黄疸、下痢、痈结、疳积等症[3]。

随着工业的发展，环境条件日益严峻，重金属污染已成为影响植物生理及生长的重要因素之一，铅污染和镍污染是两种常见重金属污染，其来源主要有燃煤、汽车尾气、钢铁合金、电池电镀等[4-5]。重金属污染对植物的根尖、抗氧化系统、光合系统及遗传都有重大影响[5]。分布广泛的野生苦菜能否适应重金属污染环境及其自身会做出何种响应目前尚未见报道。本研究采用二氯化铅和二氯化镍溶液模拟自然条件下重金属污染，旨在探明重金属铅和镍对苦菜根尖细胞的生理影响，为苦菜的响应、防御机理及进一步开发利用提供理论基础。

1 材料和方法

1.1 材 料

苦菜种子购于内蒙古包头市鹿丰种苗有限责任公司。

1.2 方 法

1.2.1 幼苗培养及处理 种子用0.1%氯化汞表面消毒后置于铺有两层湿纱布的培养皿中， 25 ℃水培2 d后处理。处理溶液分别是：二氯化铅溶液3个浓度梯度0.1，0.25，0.5 mmol·L-1，二氯化镍溶液5个浓度梯度5，50，100，500，1 000 μmol·L-1，复合溶液是二氯化镍溶液的5个浓度梯度中分别加入0. 25 mmol·L-1的二氯化铅溶液，每组重复3次处理2 d后取材，对照组不经重金属溶液处理。

1.2.2 根尖切片的制作 参考文献[6]，略有改动。取材时间为每日中午12时至14时，根尖用蒸馏水冲洗干净后卡诺固定液（无水乙醇∶冰醋酸=3∶1）固定24 h，70%酒精中保存;清水冲洗后放入1 mol·L-1 HCl中，60 ℃解离10 min，待根尖发白变软后取出，放蒸馏水中漂洗30 min，然后移至载玻片上，用吸水纸吸去多余的水份，滴加0.5%苯酚品红染液1～2滴染色30 min，加盖玻片，用铅笔头轻轻敲击见根尖压扁铺开后置于显微镜下观察。

1.2.3 观察及计数 每组苦菜幼苗观察10个根尖，每个根尖至少观察1 000个细胞。

细胞分裂指数=分裂细胞数/观察细胞数×100%

其中，分裂细胞包括前期、中期、后期、末期的所有细胞;

微核率=微核细胞数/观察细胞数×1 000‰;

染色体畸变率=染色体畸变细胞数/分裂细胞数×100%。

2 结果与分析

2.1 二氯化铅对苦菜根尖细胞分裂的影响

采用不同浓度的二氯化铅溶液处理苦菜幼苗，根尖有丝分裂指数、微核率、染色体畸变率的影响分别如图1、2、3，从图1中可看出，二氯化铅可降低苦菜根尖有丝分裂指数，且浓度与分裂指数呈负相关。与对照组相比，0.1 mmol·L-1的铅溶液处理后，苦菜根尖有丝分裂指数虽有减少，但差异不显著（│—tCK，0.1│=1.71， P>0.05），0.25 mmol·L-1的铅溶液对苦菜根尖有丝分裂指数的影响与对照组相比差异极显著（│tCK，0.25│=11.32， P<0.01）;从图2、3中可以看出，铅处理后苦菜根尖的微核率和染色体畸变率增高，0.1 mmol·L-1的铅溶液处理后微核率与对照组相比差异显著（│tCK，0.1│=4.04， P<0.05），染色体畸变率与对照组差异不显著（│tCK，0.1│=2.05， P>0.05）。因此，综合考虑0.25 mmol·L-1的铅溶液对苦菜根尖有丝分裂具有显著毒害作用。

2.2 二氯化镍对苦菜根尖细胞分裂的影响

不同浓度二氯化镍对苦菜根尖有丝分裂指数、微核率及染色体畸变率的影响如图4、5、6，从图中可看出， 随着镍浓度的升高，对苦菜根尖分裂指数、微核率及染色体畸变的影响有先升高后降低的趋势，其中5 μmol·L-1的镍溶液可显著促进有丝分裂指数（│tCK，5│=3.00， P<0.05），且有效降低染色体畸变率;50～500 μmol·L-1的镍溶液对根尖有丝分裂指数的促进作用逐渐减弱，同时使微核率和染色体畸变率增高，与对照组相比具显著变化;1 000 μmol·L-1的镍溶液与其他浓度的镍溶液相比不仅显著降低有丝分裂指数，而且降低微核率和染色体畸变率。因此，低浓度的镍溶液可有效促进苦菜根尖细胞的分裂能力，随着浓度升高，毒害作用加强。

2.3 铅、镍复合溶液对苦菜根尖细胞分裂的影响

不同浓度铅、镍复合溶液对苦菜根尖有丝分裂的影响如图7、8、9，其中Ni1+Pb中的镍浓度为5 μmol·L-1时，与0.25 mmol·L-1的铅溶液处理组相比，有丝分裂指数升高，且差异极显著（│t│=8.95， P<0.01），同时降低微核率和染色体畸变率，说明镍溶液对铅溶液造成的毒害有一定的修复作用，随着镍溶液浓度增加，这种去铅毒作用逐渐减轻。此外Ni5+Pb溶液中镍浓度为1 000 μmol·L-1时，有丝分裂指数异常低，说明此时铅和镍共同对苦菜根尖细胞造成毒害，同时微核率和染色体畸变率也降低，这可能与有丝分裂指数相关联。

3 结论与讨论

重金属进入植物体后主要集中在植物根部[6-9]，因此对根尖细胞分裂会产生毒害作用。铅是生物非必需元素，也是毒性较强的诱变剂[5]，研究过程中发现铅可致使苦菜根尖细胞染色体畸变率和微核率升高，同时可能通过延迟细胞分裂周期或阻碍细胞向分裂期转化而使细胞分裂指数降低。镍是植物生长发育的必需微量元素，低浓度会促进植物生长，高浓度时对植物产生毒害作用，还具潜在的毒害[10]。本研究以苦菜幼苗为材料，发现5 μmol·L-1的镍溶液可促进细胞分裂并减轻畸变，同时具有显著的去铅毒作用，随着镍浓度的升高，去铅毒作用减弱且对苦菜的毒害作用加强。

参考文献：

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