重金屬離子對根尖細胞的有絲分裂及生長過程的影響

馮擇利

【摘要】：本文對不同鎘離子濃度下小麥種子根尖細胞的有絲分裂和生長過程進行了研究。結果表明鎘離子濃度升高使得小麥種子的萌芽率、萌芽指數下降，同時還抑制了種子根尖細胞的有絲分裂。當鎘離子濃度為1.5mol·L-1時，萌芽率、萌芽指數和有絲分裂指數均減小到最小值。

【關鍵詞】：重金屬離子Cd2+；有絲分裂指數；萌芽率；萌芽指數

【引言】

近年來人類社會工業化進程加快，隨著工業生產中重金屬的頻繁使用，造成的環境污染，尤其是對農作物造成的污染越來越嚴重[1，2]。對農作物造成污染的重金屬離子中，鎘離子（Cd2+）是較為常見的一種，在重金屬污染排行榜中僅次于汞離子（Hg2+），位于第二名[3]。本文選擇小麥種子為研究對象，對不同濃度鎘離子作用下，種子根尖細胞的有絲分裂和生長情況進行了探究，為進一步研究鎘離子的毒性機理提供了參考。

1實驗方法

對小麥種子進行萌發，先采用次氯酸鈉溶液對種子消毒，用水沖洗干凈。在常溫條件下將種子浸沒與水中進行催芽。一段時間后挑選出尺寸相近的種子，放入直徑為12cm的培養皿中，加入不同濃度的Cd（NO3）2溶液各20ml，濃度分別為0.5、1、1.5mol·L-1，對照組加入純水20ml。將種子放在培養箱中，溫度為25℃，濕度和光照強度與自然界相仿。之后每日加入2mlCd（NO3）2溶液，對照組加2ml純水，當幼根長到種子一半長度時，認為此時發芽，每日對發芽的種子進行統計。在對種子進行萌發后的第八天，計算種子的發芽率和發芽指數。計算公式分別如式1，2所示：

對小麥根尖細胞的有絲分裂指數進行統計。首先將已經發芽的小麥種子放在瓷盆中培育，待植株長高到15cm時，選擇長勢基本相同的幼苗移植值培養瓶中培養。先在培養液中培養7天，之后加入含有不同濃度Cd（NO3）2的培養液，對照組加入不含Cd離子的培養液。經過24h后將長度約為2cm左右的根尖做成染色體臨時裝片，用顯微鏡進行觀察和統計。有絲分裂指數的統計如式3所示：

2實驗結果

表1所示為Cd2+濃度不同時，小麥種子的發芽率和發芽指數的變化。從表1中可以看出隨著Cd2+濃度從0 mol·L-1增大到1.5 mol·L-1時，發芽率和發芽指數均逐漸降低，當Cd2+濃度大于1.0 mol·L-1時，小麥種子的發芽率和發芽指數的變化不明顯，說明當Cd2+濃度大于1.0 mol·L-1時，小麥種子對于外界環境中存在的重金屬離子Cd2+的反應已經不敏感了。

表2所示為Cd2+濃度不同時，小麥種子根尖細胞有絲分裂指數的變化。從表2可以看出，有絲分裂指數在不加入Cd2+的條件下為0.00456。當加入0.5 mol·L-1的Cd2+后，有絲分裂指數減小至0.00187，為不加入Cd2+的41.01%。隨著Cd2+濃度的增加，有絲分裂指數繼續減小，當Cd2+濃度為1.0和1.5 mol·L-1時，有絲分裂指數為0.00072和0.00069，分別為不加入Cd2+的15.79%和15.14%。當Cd2+濃度大于1 mol·L-1時，根尖細胞有絲分裂指數減小幅度變緩，說明此時根尖細胞有絲分裂受到重金屬Cd2+的影響趨于平緩。

結束語

綜上所述，重金屬Cd2+對小麥種子的發芽率和發芽指數產生影響，隨著重金屬鎘離子濃度的增加，小麥種子的發芽率和發芽指數減小，當鎘離子超過1.0 mol·L-1時發芽率和發芽指數降幅變緩；鎘離子使小麥種子根尖細胞的有絲分裂指數下降，當鎘離子濃度為1.5mol·L-1時，有絲分裂指數為0.00069，為不加入鎘離子有絲分裂指數的15.14%。

【參考文獻】

[1] 秦普豐， 鐵柏清， 周細紅， 等. 鉛與鎘對棉花和水稻萌發及生長的影響[J]. 湖南農業大學學報， 2000， 26（3）： 205-207.

[2]葛才林，楊小勇， 孫錦荷， 等. 重金屬脅迫對水稻萌發種子淀粉酶活性的影響[J]. 西北農林科技大學學報： 自然科學版， 2002， 30（3）： 47-52.

[3]楊居榮，鮑子平， 張素芹. 鎘、鉛在植物細胞內的分布及其可溶性結合形態[J]. 中國環境科學， 1993， 13（4）： 263-268.