Cr6+對蠶豆根尖細(xì)胞的遺傳毒性

摘要：采用蠶豆（Vicia faba L.）根尖細(xì)胞微核試驗研究了不同濃度的鉻對蠶豆根尖細(xì)胞微核率和染色體畸變的影響，以此評價鉻（Cr6+）的遺傳毒性。結(jié)果表明，隨鉻濃度升高，蠶豆根尖細(xì)胞微核率先升后降，染色體畸變率升高。50 mg/L鉻處理48 h微核率和100 mg/L鉻處理48 h染色體畸變率達(dá)到最大值，達(dá)到最大值后隨著鉻濃度增加微核率下降，但仍高于對照，鉻引起的染色體畸變以染色體斷片、落后染色體和染色體橋為主。試驗結(jié)果表明，鉻能誘導(dǎo)蠶豆根尖細(xì)胞微核的產(chǎn)生和染色體畸變。

關(guān)鍵詞：蠶豆（Vicia faba L.）；根尖細(xì)胞；鉻（Cr6+）；遺傳毒性；微核；染色體畸變

中圖分類號：X826 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）23-5711-03

鉻在自然界以六價態(tài)鉻（Cr6+）存在時就變成了一種常見的危害人類健康的致癌物質(zhì)。工業(yè)生產(chǎn)帶來的Cr6+能夠通過水、空氣和食物進(jìn)入人體，特別是通過土壤被蔬菜吸收后進(jìn)入人體，逐漸累積。鉻酸、重鉻酸及其鹽類對人的黏膜及皮膚有刺激和灼燒作用，長期接觸會引發(fā)各種癌癥[1]。Cr6+對DNA分子有損傷作用，使DNA喪失模板功能，引起不正常轉(zhuǎn)錄，還可引起DNA鏈損傷、斷裂、構(gòu)象改變，突變幾率增加[2，3]。Cr6+對不同植物和動物的影響受到人們的重視。盡管有學(xué)者對全國一些地區(qū)Cr6+的毒害進(jìn)行了研究，但在重慶涪陵這種重工業(yè)城市這方面的研究較少。為此，在重慶涪陵研究了不同濃度鉻在梯度時間內(nèi)對蠶豆根尖的脅迫作用，對該地區(qū)蠶豆種植的經(jīng)濟(jì)效益及人們的身體健康有著非常重要的作用。

染色體畸變是微核形成的主要原因，但是微核形成的原因是多元的[4]。微核主要是由細(xì)胞分裂過程中落后的染色體和染色體斷片形成的。因此，微核率的高低可以反映遺傳損傷的程度。本試驗主要是對蠶豆微核和染色體畸變進(jìn)行觀察和統(tǒng)計，采用的是蠶豆根尖細(xì)胞微核技術(shù)，因該技術(shù)具有取材方便、培養(yǎng)簡單、技術(shù)容易掌握等優(yōu)點，已成為可以替代動物細(xì)胞體系檢測環(huán)境污染物毒性的標(biāo)準(zhǔn)方法[5]。

1 材料與方法

選用重慶農(nóng)戶常種的蠶豆種子進(jìn)行選種、消毒、浸種、催芽。用濃度分別為0（對照）、10、25、50、100 mg/L的Cr6+染毒液對蠶豆根染毒，分別培養(yǎng)6、12、24、48 h，再用去離子水恢復(fù)培養(yǎng)24 h后進(jìn)行取材、固定、解離、染色、壓片和觀察。數(shù)據(jù)采用DPS 7.05和Excel進(jìn)行處理。

微核率是指觀察的微核數(shù)占視野中觀察的細(xì)胞總數(shù)的比例；染色體總畸變率是染色體總畸變細(xì)胞數(shù)占有絲分裂細(xì)胞數(shù)的比例。

2 結(jié)果與分析

2.1 Cr6+對蠶豆根尖細(xì)胞微核率的影響

由表1可知，處理6 h的在50 mg/L時微核率達(dá)到最大值（16.95‰），處理12 h的在50 mg/L時微核率達(dá)到最大值（17.57‰），處理24 h的在25 mg/L時微核率達(dá)到最大值（21.59‰），處理48 h的在50 mg/L時微核率達(dá)到最大值。在4個時間段內(nèi)的微核率都是隨著Cr6+濃度的增加先增加后下降，且Cr6+濃度為10～100 mg/L時微核率都顯著高于對照，但Cr6+濃度為100 mg/L時的微核率低于10～50 mg/L時的微核率，其原因可能是Cr6+濃度過高對細(xì)胞的損傷程度增加，導(dǎo)致微核形成減少[6]。

2.2 Cr6+對蠶豆根尖細(xì)胞染色體畸變率的影響

表2結(jié)果表明，總體上染色體畸變細(xì)胞的數(shù)量隨染毒時間和Cr6+濃度的增加而增加。染毒時間一定時，Cr6+的濃度與染色體畸變率呈正相關(guān)，在100 mg/L時達(dá)到最大值。當(dāng)Cr6+的濃度一定時，染色體畸變率與染毒時間呈正相關(guān)，即染毒時間越長染色體畸變越明顯，畸變細(xì)胞數(shù)目增加。

2.3 各個時間段Cr6+對染色體畸變類型的影響

2.3.1 染毒6 h時Cr6+對染色體畸變類型的影響 由圖1可知，用Cr6+染毒6 h，蠶豆根尖細(xì)胞的染色體斷片類型的畸變率在Cr6+濃度≤50 mg/L時隨濃度的增加而增加，在Cr6+濃度為100 mg/L時略微下降，其余幾種類型畸變?nèi)旧w的畸變率隨Cr6+濃度增加而增加。從處理1（0 mg/L的Cr6+）到處理5（100 mg/L的Cr6+）落后染色體類型的畸變率明顯增加。

處理1染色體畸變主要是染色體斷片，說明不用Cr6+處理時主要是染色體在分裂時斷片。處理2染色體畸變也主要是染色體斷片，但是落后染色體類型的畸變率較處理1明顯增加。處理3中染色體斷片類型的畸變率與處理2差別不大，但是落后染色體類型的畸變率有所增加。處理4染色體畸變主要是染色體斷片，但是與處理3相比較落后染色體類型的畸變率增加幅度較大，說明處理4刺激染色體畸變中的落后染色體形成。處理5染色體畸變主要是落后染色體，染色體橋類型的畸變率也有較明顯的增加。

總之，隨著Cr6+的增加染色體畸變細(xì)胞增多，染色體畸變率也隨之增大。

2.3.2 染毒12 h時Cr6+對染色體畸變類型的影響

圖2結(jié)果表明，染毒12 h時，在處理1、2、3中染色體畸變主要是染色體斷片。說明這3個處理毒害蠶豆根尖時染色體斷裂，從而形成了大量的斷片染色體。在處理4中染色體畸變主要是落后染色體，相比處理2和3染色體斷片類型的畸變率有所下降，同時，染色體橋類型的畸變率有所增加，表明在50 mg/L Cr6+濃度毒害蠶豆根尖時導(dǎo)致染色體分裂時有部分染色體沒有分裂從而形成染色體橋。處理5中染色體斷片、落后染色體和染色體橋3種類型的畸變率都較高，說明處理5的Cr6+濃度對這3種類型的畸變作用明顯。

2.3.3 染毒24 h時Cr6+對染色體畸變類型的影響

圖3結(jié)果表明，染毒24 h時，隨著Cr6+濃度的增加染色體斷片類型的畸變率先增加后略微降低，再又增加，染色體橋類型的畸變率先增加后下降。處理3和處理4染色體斷片、落后染色體和染色體橋3種類型的畸變率都較高且差別不大，說明這兩個處理對染色體畸變有明顯的影響。

2.3.4 染毒48 h時Cr6+對染色體畸變類型的影響

圖4結(jié)果表明，染毒48 h時，處理1、2、4、5的染色體畸變主要為染色體斷片，處理3染色體畸變主要為落后染色體，處理4和處理5染色體橋類型的畸變率較高。

3 小結(jié)與討論

1）試驗結(jié)果表明，蠶豆根尖細(xì)胞在Cr6+毒害下誘導(dǎo)了更多微核的形成。在同一染毒時間下，在Cr6+濃度≤50 mg/L時隨著Cr6+濃度的增加微核率增加，在Cr6+濃度為100 mg/L時微核率雖然下降，但仍明顯高于對照；在同一Cr6+濃度處理下，隨著染毒時間增加微核率增加。Cr6+染毒時間和濃度對微核的形成有明顯的影響，表明由于Cr6+的濃度和時間的積累對蠶豆根尖細(xì)胞產(chǎn)生了顯著的遺傳毒性。

每個染毒時間段100 mg/L Cr6+下的微核率均下降，可能的原因是長時間的高濃度Cr6+對細(xì)胞的損傷加劇，使得一些受損的細(xì)胞沒有完成有絲分裂而導(dǎo)致微核率下降[7，8]。

2）染色體畸變率隨著Cr6+濃度的增加和染毒時間延長而呈現(xiàn)上升的趨勢。Cr6+濃度從0 mg/L增加到10 mg/L時染色體畸變率增加幅度最大，再隨著Cr6+濃度的增加染色體畸變率增加幅度變小。染色體畸變的主要類型是染色體斷片、落后染色體和染色體橋，但染色體畸變還包括其他類型，例如染色體環(huán)、染色體濃縮和染色體的多極分裂。試驗結(jié)果表明，10、25、50、100 mg/L Cr6+均對蠶豆根尖細(xì)胞染色體有明顯的毒害作用。Cr6+對細(xì)胞分裂周期的各個時期都有不同的影響，六價鉻對細(xì)胞分裂前期的毒害導(dǎo)致染色體濃縮，對中期的影響是Cr6+破壞紡錘絲的形成或Cr6+干擾染色體某些自身的運動規(guī)律而使染色體不能到達(dá)紡錘體赤道板[9，10]。Cr6+對蠶豆根尖分生區(qū)細(xì)胞具有明顯的毒害作用，引起蠶豆根尖細(xì)胞染色體變異從而產(chǎn)生遺傳毒性。因此，Cr6+對作物的危害應(yīng)引起鉻污染企業(yè)、環(huán)保工作者和蠶豆育種工作者的高度重視。

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