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汞离子对豌豆根尖细胞染色体行为的影响
摘要:利用豌豆根尖细胞染色体行为的变化研究了汞对植物遗传与变异的影响。实验用不同浓度的汞处理豌豆根尖,分别观察其染色体行为。结果表明:不同浓度汞处理对根尖细胞染色体行为有不同程度的影响,随着浓度的增加染色体畸变类型增加,诱变效应增强,毒性亦增强。
 
关键词:重金属胁迫;染色体行为;豌豆;汞
 
中图分类号:Q10.03         文献标识码:A
 
重金属污染是由于人们的生产和生活活动造成重金属对大气、水体、土壤、生物等的环境污染。例如,汽车尾气排放的铅经大气扩散等过程进入环境,造成目前地表铅的浓度已有显著提高,致使近代人体内铅的吸收量比原始人增加了约100倍,损害了人体健康(余刚等1999)。重金属污染有时会造成很大的危害,例如,日本发生的水俣病(汞污染)和骨痛病(镉污染)等公害病,都是由于重金属污染引起的。重金属污染和其他有机化合物的污染不同,不少有机化合物可以通过自然界本身物理的、化学的或生物的作用净化,使其有害性降低或解除。重金属即使浓度很低,也极难分解净化、降低或解除它的有害性。重金属离子可通过污染的灌溉用水进入农田生态系统,对农作物的生长发育造成伤害。当前,汞这种毒
性极强的重金属所造成的污染问题受到全球的关注,由于汞能随食物进入人体,汞污染对植物的毒害效应的研究日益增多,但大多研究是汞对植物生理生化的毒害效应和汞在植物体内的迁移和积累[3]。而有关汞对植物核物质作用的研究却不多。本实验分析了Hg++胁迫下豌豆根尖细胞染色体行为的变化,为探索重金属胁迫对植物毒害作用的分子机理提供细胞学依据。
1.材料与方法
1.1材料
供试豌豆(Pisum sativum)由定西县种子公司提供。
1.2实验方法
实验设3次重复,选取饱满、完整、色泽鲜亮、大小均匀的豌豆种子浸泡6h,充分吸胀后,放入铺有湿纱布的托盘中,置 25℃的培养箱中催芽培养。当初生根长到1~1.5cm时,选取发育良好,大小相近的幼根。将选用的材料分别用CK(0),1,5,10,25,50,100μg/mlHgCl2培养液浸泡12h,洗净后恢复培养9h,卡诺液固定24h,用1MHcl,60℃,水解15min,Schiff试剂染色,压片镜检,油镜下观察豌豆根尖的染色体畸变行为,每个处理观察3000-4000个细胞。采用北京泰克仪器有限公司生产的XSJ-HS型生物显微分析系统对染色体进行拍照。
2.根尖细胞染色体行为观察
油镜下对豌豆根尖分生区细胞进行观察,结果如表1所示:
  可见,当汞浓度≤10ug/ml时,毒性弱;当汞浓度≥10ug/ml时,毒性增强。观察到的主要畸变类型见下图:
 

1:不同浓度汞处理豌豆根尖细胞所出现的染色体畸变类型

浓度               染色体畸变类型

μg/ml  微核

染色体粘连

细胞不均等分裂

多核

染色体滞后

染色体断裂

染色体桥

0

+

-

-

-

-

-

-

1

+

-

-

-

-

-

-

5

+

+

+

-

-

-

-

10

+

+

+

+

+

-

-

25

+

+

+

+

+

-

-

50

100

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

 

 

染色体粘连      染色体断裂         染色体桥

 

    染色体滞后           多核             间期微核

 
3.分析讨论
葛才林等研究表明,Hg++引起小麦叶片DNA连间发生交联[1],同时,Hg++还会影响DNA 甲基化水平,DNA甲基化决定着染色体的结构,甲基化程度降低,可使染色体凝聚发生障碍,干扰中期染色体的分离,促使染色体不稳定,使染色体断裂、易位、失等[2,6,8]。
细胞中染色体的天然末端不能彼此相连,也不能同其它染色体片段发生连接[4]。而在一定浓度Hg++作用下,豌豆根尖细胞染色体出现粘连,原因可能是Hg++作用加强了染色体粘度,使染色体彼此不能分离,核内染色体高度集中,浓缩,粘连在一起。
后期染色体的不均等分离可能是由于染色体粘连在一起,纺锤丝牵引染色体向两极移动时,染色体的不均等分配造成的。
细胞微核的形成原因可能是:无着丝粒的染色体断裂片段在有丝分裂中不能向两极移动,在核膜重建过程中不能被包入核内而停留于细胞质中,在分裂间期,这些断裂片段不消失而形成间期微核[1,5]。
 
Effect of Hg++ Stress on Chromosomal Behavion of Root Tip Cells in Pea(Pisum sativum)
   Abstract:In this article we study the effect of toxic Hg(1-100ug/ml) on pea root tip cells.The results showed that the types of abnormal chromosomal behavior in creased sivth the increase of the concentration.
Keyword:Heavy metal stress; Chormosomal beharvior; Pea; Hg
参考文献
[1]葛才林,杨小勇,孙锦荷,王泽港等.重金属胁迫引起的水稻和小麦幼苗DNA损伤.植物生理与分子生物学报,2002,28(6):419-424.
[2]葛才林,杨小勇,孙锦荷,王泽港等.重金属胁迫引起的水稻和小麦幼苗DNA甲基化水平的影响. 植物生理与分子生物学报,2002,28(5):363-368.
[3]谷巍,施国新.Hg2+,Cd2+和Cu2+对菹草光和系统及保护酶系统的毒害作用. 植物生理与分子生物学报,2002,28(1):69-74.
[4]文宗.染色体的发现及其研究概况.生物学杂志.1998,2:13-15.
[5]翟中和,王喜忠,丁明孝.细胞生物学.北京:高等教育出版社,2000,384-396.
[6]Goelz Se,Vogestein B.Hypometylation of from bengin and malignant human colin neoplasia. Science,1985,228:187-191.
[7]Lee M,Phillips RL. The chromosomal of somaclonal variation[J].Ann Rev plant physoil plant Mol Boil,1998,19:413-437.
[8]Morel JB,Mourrait P,Beclin C,Vaucheret H. DNA methylation and chromatin struture affect transcriptional and posttranscriptional silencing in Arab idsis.Curr Biol,2000,10:1591-1594.
[9]Wedrychowski A,Schmidt WN,Hnilica LS. The in vivo cross-linking of proteins and DNA by heavy metal. J Biolk Chem,1986,261:3370-3376.
 
 
染色体粘连      染色体断裂         染色体桥
 
    染色体滞后           多核             间期微核
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