兩種潛在污染物質對高等植物的生態(tài)毒性及機理研究.pdf

1、離子液體和納米材料作為兩種新型的功能材料被越來越廣泛的應用,其對環(huán)境的污染問題也同益被人們所關注。目前越來越多的研究已經表明這兩種新型的功能材料對水生和陸生生態(tài)系統(tǒng)具有毒性作用,但對高等植物的毒性作用研究較少,且毒理機制尚不明確。本文擬通過研究納米材料(納米TiO2)和兩種離子液體(1-丁基-3-甲基咪唑氯代鹽[Bmim][Cl](1-alkyl-3-methylimidazolium chloride)和1-丁基-3-甲基咪唑三氟乙酸

2、鹽[Bmim][CF3COOH](1-alkyl-3-methylimidazolium trifluoroacetic acid)對高等植物的毒性研究,來探討這兩種潛在的污染物質對植物的毒理機制。
　　 1.主要通過檢測水稻的萌發(fā)率、根長、生物量、活性氧(ROS)含量,抗氧化系統(tǒng)酶(氧化物歧化酶SOD、過氧化氫酶CAT、過氧化物酶POD)活性和MDA水平,來研究納米TiO2對水稻的生態(tài)毒性和機理,結果表明:
　　 (1

3、)納米TriO2對水稻的萌發(fā)沒有顯著影響,但對水稻幼苗根的伸長、苗高以及生物量均有顯著的抑制作用。
　　 (2)在高濃度(100mg/L以上)處理下,納米TriO2會誘導水稻幼苗O2-含量、H2O2含量和根部組織ROS含量顯著升高。
　　 (3)在納米TiO2處理后,水稻幼苗的抗氧化酶活性顯著升高以抵抗ROS誘導的氧化損傷。在高濃度納米TiO2處理下,過量產生的ROS打破了水稻氧化-抗氧化系統(tǒng)的平衡導致體內MDA水平顯著

4、升高。
　　 這些結果表明,納米TiO2可能會誘導水稻根部ROS激增,對機體產生氧化損傷從而抑制水稻的生長。
　　 2.研究了兩種離子液體([Bmim][Cl]和[Bmim][CF3COOH])對蠶豆的生態(tài)毒性,并進一步對其毒理機制進行了探討。
　　 (1)兩種離子液體對蠶豆根和莖的伸長均有抑制作用,從LC50來看,離子液體[Bmim][Cl]的毒性要小于[Bmim][CF3COOH]的毒性。
　　 (2

5、)兩種離子液體對蠶豆根尖分生區(qū)細胞有絲分裂指數有明顯的抑制作用,使得細胞微核千分率、染色體畸變率明顯升高,且隨著離子液體濃度升高和處理時間的延長,抑制作用增強。通過蠶豆根尖細胞彗星實驗,發(fā)現(xiàn)兩種離子液體均對蠶豆根尖細胞產生DNA損傷。
　　 (3)兩種離子液體導致蠶豆保衛(wèi)細胞ROS過量積累,同時也誘導了蠶豆幼苗的抗氧化性酶活性顯著升高以抵抗ROS誘導的氧化損傷。在高濃度納米TiO2處理下,過量產生的ROS打破了蠶豆氧化.抗氧化系

6、統(tǒng)的平衡導致體內MDA水平顯著升高。
　　 從這些結論中可以得知,[Bmim][CF3COOH]和[Bmira][Cl]可以誘導蠶豆葉片保衛(wèi)細胞ROS爆發(fā),而過量的ROS破壞了植物自身的抗氧化系統(tǒng)導致機體產生氧化損傷。此外,ROS可以產生細胞膜質過氧化損傷并攻擊細胞核染色體。DNA,誘導染色體變異和DNA斷裂,干擾細胞的正常有絲分裂過程,從而降低細胞的正常分裂并導致植物生長受阻和死亡。
　　 本文首次研究并證明了納米Ti