水環(huán)境中半胱氨酸和咪唑乙煙酸對金屬銀形態(tài)變化和植物毒性的對映體差異.pdf

1、半胱氨酸(Cys)是環(huán)境中和生物體內(nèi)常見的一種含巰基的氨基酸，具有很強的氧化還原能力和與金屬成鍵的能力。咪唑乙煙酸(IM)作為一種施用最大的咪唑啉酮類除草劑，在環(huán)境中存在范圍大，濃度高，由于其毒性大，殘留大，對生態(tài)環(huán)境的影響較大。銀(Ag)由于其很強的滅菌活性，強導電性，及量子效應而廣泛應用于人類的生產(chǎn)生活中。此外，Cys和IM都是手性化合物，在環(huán)境中，當不同形態(tài)的Ag與Cys和IM共存時，這些手性化合物對Ag的環(huán)境行為是否會出現(xiàn)對映體

2、效應。因此，研究Cys和IM對Ag的形態(tài)變化及其生物毒性效應，具有很重要的環(huán)境意義。本文的主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)L，D-Cys對Ag+賦存形態(tài)的影響。L，D-Cys和Ag+能夠在自然光照下形成納米銀(AgNPs)，AgNPs表面被L，D-Cys修飾后形成具有手性的AgNPs。L，D-Cys和Ag+在自來水、綠藻培養(yǎng)液、大型蚤培養(yǎng)液、擬南芥培養(yǎng)液中均能形成AgNPs，這說明在環(huán)境中的AgNPs除了來自人為排放還可以由Ag+轉(zhuǎn)

3、化而來。此外，L，D-Cys影響AgNPs的生成量，L-Cys形成AgNPs多，D-Cys形成AgNPs少。由于培養(yǎng)液成分差異，在綠藻和大型蚤體系中L構型的AgNPs有明顯的團聚顯現(xiàn)。因此，在評價環(huán)境中金屬的環(huán)境行為時，需充分考慮在有機物的影響下金屬的賦存形態(tài)變化，還應從對映體水平上考慮不同構型的有機物對金屬的賦存形態(tài)變化的對映體選擇效應。
　　(2)具有手性的AgNPs溶液對擬南芥和綠藻的毒性效應。L，D構型的AgNPs對擬南芥

4、和綠藻的毒性具有對映體差異。L構型的AgNPs對擬南芥的毒性大于D構型的AgNPs及相應Ag+濃度下的處理組，D構型的AgNPs對擬南芥的生長抑制效應不明顯。同時，兩種構型的AgNPs均能影響擬南芥葉片中微量元素的分布，其中鉀和鈣兩種元素呈現(xiàn)出明顯的對映體差異，L型的分布在葉尖，D型的分布在葉柄。兩種構型的AgNPs引起葉片中微量元素的變化，能夠?qū)е聰M南芥生長的對映體差異。此外，L，D構型的AgNPs能夠抑制綠藻的生長，并破壞其亞細胞結

5、構。因此，在評價Ag+的毒性效應時，應充分考慮其賦存形態(tài)改變后的毒性變化，以及可能存在的對映體差異。
　　(3)IM對AgNPs賦存形態(tài)的變化及其植物毒性的對映體差異。IM和AgNPs的復合毒性對擬南芥生長抑制表現(xiàn)出對映體差異，隨AgNPs濃度的升高葉片中葉綠素含量降低，從兩種指標可以看出S-IM和AgNPs的復合處理組對生長抑制和光合作用的影響小，Rac，R-IM和AgNPs的復合處理組對生長抑制和光合作用的影響大。通過對擬南芥

6、根和葉中H2O2的測定，發(fā)現(xiàn)Rac，R-IM和AgNPs處理組中H2O2的含量明顯高于S-IM和AgNPs的復合處理組及對照組。而高濃度的H2O2又誘導機體提高抗氧化酶活性，因此，Rac，R-IM和AgNPs處理組中葉片中CAT，POD，SOD的酶活性顯著升高。在擬南芥的葉中發(fā)現(xiàn)MDA含量也明顯升高，這說明在Rac，R-IM和AgNPs處理組的葉片中ROS含量高，脂質(zhì)過氧化嚴重。根由于與污染物直接接觸，根尖細胞結構損傷，導致酶合成系統(tǒng)損

7、害，致使酶活性降低。此外，通過對擬南芥葉片和根中游離氨基酸的測定分析，Rac，R-IM單獨處理組、Rac，R-IM和AgNPs復合處理組中總游離氨基酸含量現(xiàn)象高于對照組，且在葉片中Asp，Thr,Tyr三種游離氨基酸對含有Rac，R-IM的處理組具有特異性。IM能夠改變AgNPs顆粒表面的Zeta電位，在擬南芥的培養(yǎng)體系中誘導AgNPs釋放Ag+，并在擬南芥的根和葉中檢測到Ag。這說明AgNPs能夠進入植物體內(nèi)并在機體內(nèi)轉(zhuǎn)運。IM和Ag

8、NPs的復合作用下，AgNPs能夠釋放Ag+，IM和AgNPs復合處理時對擬南芥會產(chǎn)生毒性效應且有對映體差異。通過Ag+和IM復合后對擬南芥生長抑制的實驗發(fā)現(xiàn)，釋放出的Ag+含量單獨作用時對擬南芥作用沒有毒性效應，但與IM復合后對擬南芥會產(chǎn)生毒性且有對映體差異，因此，Ag+對IM和AgNPs的復合毒性有貢獻。然而Ag+能夠與IM相互作用形成配合物，增加Ag+對擬南芥的毒性。因此在評價有機物和金屬納米顆粒的復合毒性效應時，需考慮釋放出的金