兩種潛在污染物質(zhì)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(yīng)用,其對環(huán)境的污染問題也同益被人們所關(guān)注。目前越來越多的研究已經(jīng)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(zhì)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(jié)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(chǎn)生的ROS打破了水稻氧化-抗氧化系統(tǒng)的平衡導致體內(nèi)MDA水平顯著

4、升高。
　　 這些結(jié)果表明,納米TiO2可能會誘導水稻根部ROS激增,對機體產(chǎn)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(shù)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(chǎn)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(chǎn)生的ROS打破了蠶豆氧化.抗氧化系

6、統(tǒng)的平衡導致體內(nèi)MDA水平顯著升高。
　　 從這些結(jié)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(chǎn)生氧化損傷。此外,ROS可以產(chǎn)生細胞膜質(zhì)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