三種咪唑氯鹽類離子液體對(duì)水稻幼苗的毒性效應(yīng)研究.pdf

1、離子液體(ionic liquids，ILs)是由有機(jī)陽(yáng)離子和無(wú)機(jī)或有機(jī)陰離子組成的室溫熔融鹽，由于具有高熱穩(wěn)定性以及不易燃的特性，使其成為了能夠替代傳統(tǒng)揮發(fā)性有機(jī)溶劑的“綠色溶劑”。然而離子液體的化學(xué)和熱力學(xué)穩(wěn)定性導(dǎo)致它在環(huán)境降解、殘留和生態(tài)效應(yīng)等方面具有潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。本文選擇3種不同碳鏈長(zhǎng)度的氯代咪唑類ILs為研究對(duì)象，探討其對(duì)水稻幼苗（Ⅱ優(yōu)023，Oryza sativa L.）的毒性效應(yīng)，主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾部分:
　

2、　(1)研究了ILs對(duì)水稻幼苗生長(zhǎng)的影響。水稻幼苗根莖的形態(tài)在不同濃度1-辛基-3-甲基咪唑氯鹽([OMIM]Cl)、1-癸基-3-甲基咪唑氯鹽([DMIM]Cl)、1-十二烷基-3-甲基咪唑氯鹽([C12MIM]Cl)的培養(yǎng)下發(fā)生了變化，結(jié)果表明，低濃度ILs（0.1mg/L[OMIM]Cl，0.03 mg/L[DMIM]Cl，0.005 mg/L[C12MIM]Cl）處理會(huì)促進(jìn)水稻幼苗根系的生長(zhǎng)，分別相較對(duì)照組增長(zhǎng)了6.79％、5.

3、98％和6.56％，之后隨著三種不同碳鏈長(zhǎng)度ILs處理濃度的增加，水稻幼苗的根長(zhǎng)及根毛數(shù)量都逐漸下降。水稻幼苗莖長(zhǎng)在ILs各濃度處理過(guò)程中隨濃度增加均逐漸下降，水稻根莖重的變化趨勢(shì)與根莖長(zhǎng)的變化相一致。[OMIM]Cl根長(zhǎng)IC50,5d為0.59 mg/L，莖長(zhǎng)IC50，5d為0.70 mg/L;[DMIM]Cl根長(zhǎng)IC50，5d為0.10 mg/L，莖長(zhǎng)IC50，5d為0.15 mg/L;[C12MIM]Cl根長(zhǎng)IC50,5d為0.0

4、54 mg/L，莖長(zhǎng)IC50,5d為0.055 mg/L，ILs對(duì)水稻幼苗根系的毒性更大。
　　(2)研究了水稻幼苗根葉部分對(duì)ILs的氧化應(yīng)激。在[OMIM]Cl、[DMIM]Cl和[C12MIM]Cl的處理下，水稻幼苗根系自身修復(fù)受到影響，超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)和過(guò)氧化物酶(POD)活性均受到嚴(yán)重抑制。ILs對(duì)水稻葉片細(xì)胞中葉綠體、線粒體及細(xì)胞液中的抗氧化酶有一定的激活作用，當(dāng)ILs達(dá)到一定處理濃度后，酶

5、活性受到影響下降。ILs會(huì)加劇水稻幼苗根葉細(xì)胞膜脂過(guò)氧化作用，ILs處理濃度越大，水稻根葉丙二醛(MDA)含量越高。0.8 mg/L[OMIM]Cl水稻根MDA含量為對(duì)照的1.73倍，葉MDA含量為對(duì)照的2.30倍;0.15 mg/L[DMIM]Cl根MDA含量為對(duì)照的1.90倍，葉MDA含量為對(duì)照的4.78倍;0.08 mg/L[C12MIM]Cl根MDA含量為對(duì)照的1.97倍，葉MDA含量為對(duì)照的3.73倍。
　　(3)研究了

6、ILs對(duì)水稻光合作用的影響。通過(guò)對(duì)水稻幼苗葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的分析，ILs的脅迫對(duì)水稻幼苗葉片PSⅡ造成損傷，抑制光合作用的原初反應(yīng)，阻礙光合電子傳遞的過(guò)程，對(duì)熱能的耗散能力逐漸喪失，造成光破壞，從而導(dǎo)致希爾反應(yīng)活力隨ILs濃度的增加而下降，0.8 mg/L[OMIM]Cl希爾反應(yīng)活力的抑制率為37.7％，0.15mg/L[DMIM]Cl的抑制率達(dá)52％，0.08 mg/L[C12MIM]Cl的抑制率可達(dá)67.4％。因此ILs對(duì)光合系統(tǒng)

7、具有較強(qiáng)毒害作用。
　　(4)研究了ILs對(duì)水稻根系生理的影響及ILs的消解。[OMIM]Cl、[DMIM]Cl和[C12MIM]Cl的處理抑制了水稻根的呼吸作用，改變了根系細(xì)胞膜的蛋白質(zhì)或脂質(zhì)成分從而誘導(dǎo)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)損傷并且改變了膜性能，導(dǎo)致根系活力降低，根系質(zhì)膜透性增大。經(jīng)0.6 mg/L[OMIM]Cl處理的根葉細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)受到了嚴(yán)重破壞，葉綠體基粒和類囊體的結(jié)構(gòu)變成塊狀而且分布紊亂;線粒體腫大變圓，嵴也變得模糊不清，線粒體的

8、基質(zhì)和嵴的消解導(dǎo)致線粒體內(nèi)部產(chǎn)生空洞;高爾基小泡崩解，結(jié)構(gòu)變得模糊;內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腫大，核糖體開始脫落。因此ILs對(duì)水稻根系具有較強(qiáng)毒害作用。以不同濃度的[OMIM]Cl、[DMIM]Cl和[C12MIM]Cl水溶液作為培養(yǎng)液培養(yǎng)水稻，隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)溶液中ILs濃度逐漸減小，溶液中ILs濃度的降低以水稻幼苗根系吸收及降解等生物作用為主。ILs在培養(yǎng)液中的T1/2隨ILs碳鏈的增長(zhǎng)而變大，這表明在較高濃度和長(zhǎng)碳鏈的ILs作用下，水稻幼苗根系遭