除草劑對蠶豆根尖微核細(xì)胞率的影響

高惠仙，張曉紅

（太原師范學(xué)院生物系，山西太原 030031）

隨著化工業(yè)和農(nóng)業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)的發(fā)展，各種除草劑相繼問世，其種類和產(chǎn)量與日俱增，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有越來越重要的地位。目前，全球除草劑的產(chǎn)量占農(nóng)藥總產(chǎn)量的1/3以上，美國、德國除草劑的產(chǎn)量占農(nóng)藥總產(chǎn)量的60%以上。近年來，我國已經(jīng)投產(chǎn)的除草劑有10多個品種，其中，百草枯、丁草胺、2，4-D丁酯、除草醚的產(chǎn)量約占農(nóng)藥總產(chǎn)量的20%。除草劑殘留物給經(jīng)濟作物生產(chǎn)帶來較大的經(jīng)濟損失。微核實驗在1986年已經(jīng)被我國環(huán)保局列為環(huán)境污染生物測試規(guī)范方法，在我國環(huán)保部門和醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于監(jiān)測環(huán)境污染物的致突變性[1-2]。目前，國內(nèi)外學(xué)者多采用微核實驗檢測、評價水體污染物對動物遺傳物質(zhì)的損傷及毒理效應(yīng)[3-6]。近年來，國內(nèi)有關(guān)蠶豆根尖微核實驗的研究成果已有報道[7-10]，但關(guān)于除草劑誘導(dǎo)蠶豆微核的研究相對較少。

本研究以蠶豆根尖微核實驗來檢測除草劑對蠶豆根尖細(xì)胞遺傳物質(zhì)的毒害作用，探討除草劑對環(huán)境的污染程度，旨在為除草劑的合理使用提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

百草枯（河南雷力化工有限公司）、丁草胺（南通維立科化工有限公司）、2，4-D丁酯（南京艾森精細(xì)化工有限公司）、蠶豆（山西太原）均購于山西高新農(nóng)業(yè)技術(shù)開發(fā)區(qū)，醋酸洋紅染液、鹽酸、卡諾氏液、乙醇、醋酸皆為國產(chǎn)分析純。

1.2 方法

1.2.1 蠶豆發(fā)根 選取新鮮、飽滿、大小均勻的蠶豆種子，放入盛有蒸餾水的燒杯中，浸泡24 h，將吸脹的種子放于有紗布的瓷盤中（澆灑蒸餾水保持濕度），置于23℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)2～3 d，在大部分初生根長至1～2 cm時進行實驗。

1.2.2 誘變 選取90根生長良好、根長一致的初生根，每5根1組。百草枯、丁草胺、2，4-D丁酯分別設(shè) 0.1，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0 mol/L 6 個濃度，染毒蠶豆初生根組24 h，以蒸餾水為對照組。誘變處理后的初生根用蒸餾水浸洗3次，然后在蒸餾水中恢復(fù)培養(yǎng)24 h。

1.2.3 制片 從恢復(fù)培養(yǎng)后的蠶豆根尖頂端切下1cm長的幼根，用卡諾氏液固定24h，換入70%乙醇中，4℃冰箱中保存。采用常規(guī)解離、染色、壓片鏡檢[8]，觀察不同處理組及對照組的微核。

1.2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析 每一處理選取5個根尖，每個根尖制作1個玻片，每玻片觀察200個細(xì)胞，統(tǒng)計微核細(xì)胞百分率。所得數(shù)據(jù)采用SPSS軟件進行方差分析。

污染指數(shù)=樣品實測微核細(xì)胞率/對照組微核細(xì)胞率[11]。污染指數(shù)0～1.5為無污染；1.6～2為輕度污染；2.1～3.5為中度污染；3.5以上為重度污染。

2 結(jié)果與分析

2.1 除草劑對蠶豆根尖微核細(xì)胞率的影響

百草枯、2，4-D丁酯和丁草胺對蠶豆根尖均具有很強的誘變致畸效應(yīng)（圖1）。不同除草劑對蠶豆根尖微核細(xì)胞率的誘導(dǎo)存在差異（表1），丁草胺誘導(dǎo)的微核細(xì)胞率（4.94%）最高，2，4-D丁酯（4.88%）次之，百草枯（4.66%）最低。

2.2 除草劑對蠶豆根尖微核細(xì)胞率的影響

由表1可知，百草枯、2，4-D丁酯和丁草胺6個濃度組誘發(fā)的微核細(xì)胞率均顯著高于對照（P＜0.01），且每一種除草劑6個濃度所誘變的微核細(xì)胞率存在顯著差異（P＜0.01）。在0.1～1.0 mol/L范圍內(nèi)，微核細(xì)胞率隨濃度的升高而顯著增加，反映出明顯的劑量效應(yīng)關(guān)系。

表1 3種除草劑對蠶豆根尖微核細(xì)胞率的影響

2.3 3種除草劑污染指數(shù)

3種除草劑的污染指數(shù)列于表2。

表2 3種除草劑污染指數(shù)

由表2可知，百草枯、2，4-D丁酯低濃度（0.1 mol/L）的污染指數(shù)在2.1～3.5之間，為中度污染，其余濃度組皆在3.5以上，為重度污染。丁草胺所設(shè)的全部濃度中，其污染指數(shù)皆在3.5以上，為重度污染，且在高濃度時，污染指數(shù)最高。

3 討論

3.1 除草劑對蠶豆根尖微核細(xì)胞的誘導(dǎo)

3種除草劑對蠶豆根尖細(xì)胞具有較強的誘變作用，對蠶豆根尖細(xì)胞微核細(xì)胞的影響存在差異，其中，丁草胺污染指數(shù)較高。其原因可能是各種除草劑的組成成分存在差異。百草枯為聯(lián)吡啶類化合物，白色粉末，不易揮發(fā)，易溶于水，稍溶于丙酮和乙醇，在堿性介質(zhì)中不穩(wěn)定[12]；2，4-D丁酯中含有雜質(zhì)四氯苯丙二噁英，其具有強烈的致癌、致突變作用[5]；丁草胺為酰胺類除草劑，進入細(xì)胞后有很強的致畸變作用[13]。

3.2 除草劑對蠶豆根尖微核細(xì)胞率的影響

3種除草劑在較低濃度時即可誘導(dǎo)蠶豆根尖細(xì)胞產(chǎn)生微核，微核細(xì)胞率都隨除草劑濃度升高而增加。其原因可能是除草劑不同濃度對分裂期細(xì)胞紡錘體造成破壞[14]，使細(xì)胞核染色體斷裂、丟失、結(jié)構(gòu)破壞，從而形成微核；也可能是除草劑進入細(xì)胞內(nèi)，使細(xì)胞內(nèi)的超氧陰離子濃度增加，破壞DNA結(jié)構(gòu)形成微核[6]。隨除草劑濃度的增加，其改變了蠶豆根尖細(xì)胞質(zhì)膜的透性，使誘變劑中有毒物質(zhì)進入細(xì)胞及細(xì)胞核，從而切斷DNA分子或核中其他大分子的程度不同，致使其微核細(xì)胞率升高[10]。

由以上分析可知，殘留在土壤中和果實上的除草劑具有潛在的遺傳危險性。丁草胺的毒性高于百草枯和2，4-D丁酯，百草枯的危害性較小。研究表明，2，4-D丁酯對谷子的安全性最差[15]，不同品種的除草劑其功效和危害性不同[16-17]。

目前，對除草劑誘變性的研究結(jié)果不一。除草劑是一種有機污染物，可通過各種途徑（如土壤、水源）污染糧食、水果、蔬菜等，給人類帶來一定的危害。隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，除草劑越來越多地被應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，關(guān)于除草劑潛在的遺傳危險性、除草劑的致畸變和致癌作用以及在生物中的富集作用有待進一步研究。

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