工業污水對洋蔥根尖有絲分裂的影響

羅 燕 童曉輝

（中山市中山紀念中學 廣東中山 528454）

隨著社會發展、科學技術發展及生活水平的提高，人類活動每天都產生了大量各種各樣的污水。根據污水的來源可分為工業污水、生活污水、商業污水、表面徑流等。人類活動產生的大量污水，尤其是工業污水，許多直接排入江河等自然環境，給生態環境帶來了極大的負面影響。此外，工業污水中含有各種重金屬，也會對生物體產生嚴重影響。重金屬會影響植物的光合作用、呼吸作用、能量轉換、蛋白質合成、破壞植物氧化還原平衡和離子穩態等［1］。本實驗旨在探究工業污水對洋蔥根尖分生區細胞有絲分裂的影響及其致畸效應，進而呼吁社會應對工業污水的凈化工作引起重視。

1 材料與方法

1.1 實驗材料 洋蔥（2n=16）（Allium cepaL.）是百合科蔥屬多年生草本植物。洋蔥購買于本地市場。工業污水取自本市某電鍍廠的污水排放口。

1.2 實驗方法 將洋蔥用清水在室溫25℃的條件下培養發根，待根長達1～2 cm 時，選取根尖生長良好的洋蔥10 頭，分別在清水和污水條件下進行培養18 h，再放入清水中恢復培養24 h。取材，剪取3 cm 左右根尖，用卡諾氏液（V無水乙醇∶V冰醋酸=3∶1）固定24 h，然后轉移至70%乙醇中，置于4℃冰箱中保存。制片時，先用體積分數為95%的乙醇沖洗6 次，再用解離液（質量分數為15%鹽酸和體積分數95%的酒精，1∶1 混合）在室溫下解離3 min，待根尖酥軟后，用清水漂洗2 次，再用龍膽紫溶液染色2 min，將根尖放在載玻片上，加一滴清水，蓋上蓋玻片，用筆頭按壓蓋玻片。制片后觀察。一共10 個處理組，每個處理組觀察至少5 個根尖，總共統計不低于1 000 個細胞的情況。采用光學顯微鏡觀察細胞分裂情況和染色體畸變情況，統計并計算有絲分裂指數和染色體畸變率。

有絲分裂指數=分裂期細胞數／觀察的細胞總數×100%

染色體畸變率=畸變細胞數／分裂期細胞數×100%

1.3 統計分析方法 采用Office Excel 2016 數據處理系統進行t 檢測。

2 結果與分析

2.1 不同條件下洋蔥根尖細胞有絲分裂分裂指數及染色體畸變率的情況（表1）

表1 不同條件下洋蔥根尖細胞有絲分裂分裂指數及畸變率

相比清水處理，工業污水處理會降低洋蔥根尖細胞有絲分裂指數，但是二者之間的差異不顯著。然而，污水處理提高了染色體畸變率（P<0.01），說明工業污水對洋蔥根尖細胞有絲分裂過程中的染色體有明顯的致畸作用。

2.2 工業污水對洋蔥根尖細胞有絲分裂過程中染色體形態的影響 工業污水會造成洋蔥根尖分生區細胞有絲分裂過程中出現一系列染色體畸變的情況，包括微核、染色體斷片、細胞板偏轉、染色體橋等異常情況（圖1）。

圖1 工業污水對洋蔥根尖細胞有絲分裂過程中染色體形態的影響

微核：微核是位于細胞的細胞質中獨立于主核，直徑是主核1／20～1／3，完全與主核分開的圓形或橢圓形的微小核。一般認為微核是由于外界物理或化學損害使細胞染色體功能受到影響而發生斷裂，或使細胞的DNA 復制和染色體分裂受到破壞，或使紡錘絲功能受影響，細胞進入下一次分裂時，染色體不能隨有絲分裂進入子細胞，而形成1 個或數個微核（圖1-1）。

染色體斷片：染色體受到物理或化學損害而產生的染色體片段斷裂，可發生在分裂后期（圖1-2）、中期（圖1-3）。

細胞板偏轉：外界物理或化學損害影響紡錘絲的作用從而影響染色體在赤道板的排列及后期分裂異常（圖1-4、圖1-5）。

染色體橋：染色體橋是由于染色體斷裂再融合形成的。當2 個染色單體的著絲粒已經分別移向兩極，二者的臂仍然黏連在一起，形成后期橋，圖1-6 為多橋。

更多實驗結果請掃下面二維碼：

3 思考與討論

表2和表3是本實驗中某電鍍廠的污水處理報告，從報告中可見污水中含有多種重金屬，例如，六價鉻、銅、鉛、鋁。重金屬化合物進入生物體后，一方面能影響細胞內的DNA 的復制及DNA與核酸堿基的結合，從而引起核酸立體結構的變化，導致染色體發生不同程度的損傷，使細胞在分裂期表現出染色體畸變；另一方面某些重金屬與細胞核相互作用產生DNA 損傷，影響DNA 堿基修飾［1］；同時，這些重金屬還能直接結合細胞中的蛋白質、酶等生物活性大分子，或在細胞中通過與離子半徑相近的必需元素置換等間接作用，使蛋白質和酶的活性抑制或喪失，進而影響生物體的生理代謝、細胞分裂和遺傳效應［2］。

表2 某電鍍廠廢水監測結果

表3 某電鍍廠廢水監測結果

值得注意的是本實驗使用的污水還含有氰化物、石油類物質、氟化物，而這些物質能否引起植物細胞有絲分裂異常有待進一步研究。

本實驗表明，在一定程度上工業污水能明顯引起洋蔥根尖細胞有絲分裂過程中出現染色體畸變現象。工業污染是否會影響植物的減數分裂、工業污水引起的染色體畸變是否使植物后代遺傳性狀也發生改變等問題應當引起人們的高度重視。