除草剂对蚕豆根尖微核细胞率的影响

2011-06-22高惠仙张晓红

山西农业科学 2011年12期

高惠仙，张晓红

（太原师范学院生物系，山西太原 030031）

随着化工业和农业规模化生产的发展，各种除草剂相继问世，其种类和产量与日俱增，在农业生产中占有越来越重要的地位。目前，全球除草剂的产量占农药总产量的1/3以上，美国、德国除草剂的产量占农药总产量的60%以上。近年来，我国已经投产的除草剂有10多个品种，其中，百草枯、丁草胺、2，4-D丁酯、除草醚的产量约占农药总产量的20%。除草剂残留物给经济作物生产带来较大的经济损失。微核实验在1986年已经被我国环保局列为环境污染生物测试规范方法，在我国环保部门和医疗卫生系统广泛应用于监测环境污染物的致突变性[1-2]。目前，国内外学者多采用微核实验检测、评价水体污染物对动物遗传物质的损伤及毒理效应[3-6]。近年来，国内有关蚕豆根尖微核实验的研究成果已有报道[7-10]，但关于除草剂诱导蚕豆微核的研究相对较少。

本研究以蚕豆根尖微核实验来检测除草剂对蚕豆根尖细胞遗传物质的毒害作用，探讨除草剂对环境的污染程度，旨在为除草剂的合理使用提供理论依据。

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（南通维立科化工有限公司）、2，4-D丁酯（南京艾森精细化工有限公司）、蚕豆（山西太原）均购于山西高新农业技术开发区，醋酸洋红染液、盐酸、卡诺氏液、乙醇、醋酸皆为国产分析纯。

1.2 方法

1.2.1 蚕豆发根选取新鲜、饱满、大小均匀的蚕豆种子，放入盛有蒸馏水的烧杯中，浸泡24 h，将吸胀的种子放于有纱布的瓷盘中（浇洒蒸馏水保持湿度），置于23℃培养箱中培养2～3 d，在大部分初生根长至1～2 cm时进行实验。

1.2.2 诱变选取90根生长良好、根长一致的初生根，每5根1组。百草枯、丁草胺、2，4-D丁酯分别设 0.1，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0 mol/L 6 个浓度，染毒蚕豆初生根组24 h，以蒸馏水为对照组。诱变处理后的初生根用蒸馏水浸洗3次，然后在蒸馏水中恢复培养24 h。

1.2.3 制片从恢复培养后的蚕豆根尖顶端切下1cm长的幼根，用卡诺氏液固定24h，换入70%乙醇中，4℃冰箱中保存。采用常规解离、染色、压片镜检[8]，观察不同处理组及对照组的微核。

1.2.4 数据统计与分析每一处理选取5个根尖，每个根尖制作1个玻片，每玻片观察200个细胞，统计微核细胞百分率。所得数据采用SPSS软件进行方差分析。

污染指数=样品实测微核细胞率/对照组微核细胞率[11]。污染指数0～1.5为无污染；1.6～2为轻度污染；2.1～3.5为中度污染；3.5以上为重度污染。

2 结果与分析

2.1 除草剂对蚕豆根尖微核细胞率的影响

百草枯、2，4-D丁酯和丁草胺对蚕豆根尖均具有很强的诱变致畸效应（图1）。不同除草剂对蚕豆根尖微核细胞率的诱导存在差异（表1），丁草胺诱导的微核细胞率（4.94%）最高，2，4-D丁酯（4.88%）次之，百草枯（4.66%）最低。

2.2 除草剂对蚕豆根尖微核细胞率的影响

由表1可知，百草枯、2，4-D丁酯和丁草胺6个浓度组诱发的微核细胞率均显著高于对照（P＜0.01），且每一种除草剂6个浓度所诱变的微核细胞率存在显著差异（P＜0.01）。在0.1～1.0 mol/L范围内，微核细胞率随浓度的升高而显著增加，反映出明显的剂量效应关系。

表1 3种除草剂对蚕豆根尖微核细胞率的影响

2.3 3种除草剂污染指数

3种除草剂的污染指数列于表2。

表2 3种除草剂污染指数

由表2可知，百草枯、2，4-D丁酯低浓度（0.1 mol/L）的污染指数在2.1～3.5之间，为中度污染，其余浓度组皆在3.5以上，为重度污染。丁草胺所设的全部浓度中，其污染指数皆在3.5以上，为重度污染，且在高浓度时，污染指数最高。

3 讨论

3.1 除草剂对蚕豆根尖微核细胞的诱导

3种除草剂对蚕豆根尖细胞具有较强的诱变作用，对蚕豆根尖细胞微核细胞的影响存在差异，其中，丁草胺污染指数较高。其原因可能是各种除草剂的组成成分存在差异。百草枯为联吡啶类化合物，白色粉末，不易挥发，易溶于水，稍溶于丙酮和乙醇，在碱性介质中不稳定[12]；2，4-D丁酯中含有杂质四氯苯丙二噁英，其具有强烈的致癌、致突变作用[5]；丁草胺为酰胺类除草剂，进入细胞后有很强的致畸变作用[13]。

3.2 除草剂对蚕豆根尖微核细胞率的影响

3种除草剂在较低浓度时即可诱导蚕豆根尖细胞产生微核，微核细胞率都随除草剂浓度升高而增加。其原因可能是除草剂不同浓度对分裂期细胞纺锤体造成破坏[14]，使细胞核染色体断裂、丢失、结构破坏，从而形成微核；也可能是除草剂进入细胞内，使细胞内的超氧阴离子浓度增加，破坏DNA结构形成微核[6]。随除草剂浓度的增加，其改变了蚕豆根尖细胞质膜的透性，使诱变剂中有毒物质进入细胞及细胞核，从而切断DNA分子或核中其他大分子的程度不同，致使其微核细胞率升高[10]。

由以上分析可知，残留在土壤中和果实上的除草剂具有潜在的遗传危险性。丁草胺的毒性高于百草枯和2，4-D丁酯，百草枯的危害性较小。研究表明，2，4-D丁酯对谷子的安全性最差[15]，不同品种的除草剂其功效和危害性不同[16-17]。

目前，对除草剂诱变性的研究结果不一。除草剂是一种有机污染物，可通过各种途径（如土壤、水源）污染粮食、水果、蔬菜等，给人类带来一定的危害。随着化学工业的发展，除草剂越来越多地被应用到农业生产中，关于除草剂潜在的遗传危险性、除草剂的致畸变和致癌作用以及在生物中的富集作用有待进一步研究。

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