劉瑞祥　 胡鳳英　 秦永燕等

摘要 [目的]研究苯胺對(duì)大蒜根尖細(xì)胞的遺傳損傷效應(yīng)。[方法]以不同濃度的苯胺為誘變劑，研究苯胺對(duì)大蒜根尖細(xì)胞的遺傳毒性效應(yīng)。[結(jié)果]隨著苯胺處理濃度的增加，細(xì)胞有絲分裂指數(shù)呈下降趨勢(shì)，并出現(xiàn)微核、雙核、橋和斷片等染色體畸變現(xiàn)象，且各畸變率呈上升趨勢(shì)。[結(jié)論]苯胺是一種染色體誘變劑，具有一定的遺傳毒性效應(yīng)。

關(guān)鍵詞 苯胺；大蒜；有絲分裂指數(shù)；染色體畸變

中圖分類號(hào) S633.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A 文章編號(hào) 0517-6611（2014）08-02267-02

Genetic Damage of Aniline on Root Tip Cells of Allium sativum

LIU Ruixiang et al （Department of Biology Science and Technology， Changzhi College， Changzhi， Shanxi 046011）

Abstract [Objective] The aim is to investigate the genotoxicity of aniline on root tip cells of Allium sativum. [Method] Using different concentrations of aniline as mutagenic substance， the genotoxicity of aniline on root tip cells of Allium sativum was studied. [Result] The results showed that aniline with all concentrations significantly decreased the mitotic index. With the concentration increasing， the cell mitotic index showed a decreasing trend， and the emergence of micronucleus， dual core， bridges and fragments of chromosomal aberration phenomenon， and the distortion rate showed an increasing trend. [Conclusion] It can be concluded that aniline is a chromosomal mutagen and has the genetic toxicity to the cells of Allium sativum root tip.

Key words Aniline； Allium sativum； Mitotic index； Chromosomal aberration

苯胺是石油化工及合成工業(yè)的重要原料和中間體，市場(chǎng)需求帶動(dòng)產(chǎn)量逐步提高，由此排放到環(huán)境中的苯胺也在逐年增加。苯胺容易被人體吸收，直接作用于肝細(xì)胞，引起中毒性肝?。灰部梢虼罅咳苎饔闷茐募t細(xì)胞，血紅蛋白及含鐵血黃素等沉積于肝臟而引起肝損[1]。苯胺對(duì)植物的遺傳損傷主要表現(xiàn)為根尖有絲分裂過程中染色體的畸變，例如微核、染色體橋、斷片等[2]。筆者通過大蒜根尖細(xì)胞微核技術(shù)，研究不同濃度苯胺溶液對(duì)大蒜根尖細(xì)胞分裂指數(shù)、微核率、雙核率、斷片率及橋率的影響，以期闡明苯胺對(duì)大蒜細(xì)胞的遺傳毒性效應(yīng)，為植物體監(jiān)測(cè)環(huán)境污染提供一定的科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料 大蒜，購(gòu)自長(zhǎng)治市景家莊農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)。

1.2 方法

1.2.1 苯胺溶液的制備。苯胺為分析純，微溶于水，易溶于乙醇，經(jīng)預(yù)試驗(yàn)后，選用濃度95%乙醇為溶劑配置母液，然后逐級(jí)稀釋成濃度為10.0、5.0、2.5、1.0何0.5 mg/L的溶液，備用。

1.2.2 試驗(yàn)處理與分組。大蒜去皮后用水沖洗干凈，基部浸入盛有蒸餾水的燒杯中，于25 ℃恒溫箱培養(yǎng)，每隔12 h換水1次，待根尖長(zhǎng)到1.0～1.5 cm時(shí)即可用于毒性試驗(yàn)。選取根長(zhǎng)基本一致的大蒜隨機(jī)分成7組，每組5～8個(gè)，分別置于濃度為0.5、1.0、2.5、5.0、10.0 mg/L的苯胺溶液中染毒，處理6 h，然后蒸餾水沖洗2～3次，再轉(zhuǎn)入蒸餾水中恢復(fù)培養(yǎng)24 h，并設(shè)濃度95%乙醇處理為溶劑對(duì)照，同時(shí)用蒸餾水作為陰性對(duì)照。取不同處理組的大蒜根尖于卡諾氏固定液中固定12～24 h，然后轉(zhuǎn)入濃度70%的乙醇中，4 ℃保存，備用。

1.2.3 試驗(yàn)指標(biāo)的測(cè)定。試驗(yàn)前取出保存的根尖用蒸餾水沖洗2～3次，換入HCl解離，Schiff試劑染色，常規(guī)制片，鏡檢觀察。每個(gè)處理組用MoticBA300數(shù)碼顯微鏡觀察5個(gè)根尖，每個(gè)根尖約1 000個(gè)細(xì)胞。統(tǒng)計(jì)每個(gè)根尖中的分裂細(xì)胞數(shù)及微核、雙核、斷片、橋等異?，F(xiàn)象。按下列公式計(jì)算大蒜根尖細(xì)胞分裂指數(shù)、微核率、雙核率、斷片率及染色體橋率：分裂指數(shù)（%）=分裂期細(xì)胞數(shù)/觀察細(xì)胞總數(shù)×100；微核率（‰）=微核細(xì)胞數(shù)/觀察細(xì)胞總數(shù)×1 000；雙核率（‰）=雙核細(xì)胞數(shù)/觀察細(xì)胞總數(shù)×1 000；斷片率（‰）=斷片細(xì)胞數(shù)/觀察細(xì)胞數(shù)×1 000；染色體橋率（‰）=染色體橋細(xì)胞數(shù)/觀察細(xì)胞數(shù)×1 000。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理。所有數(shù)據(jù)使用SPSS17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以“±S”表示，采用t檢驗(yàn)，檢測(cè)不同濃度處理組與對(duì)照組之間的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 苯胺對(duì)大蒜根尖細(xì)胞有絲分裂的影響 由表1可知，在試驗(yàn)濃度范圍內(nèi)，不同濃度的苯胺能夠引起大蒜根尖細(xì)胞有絲分裂滯后和有絲分裂指數(shù)降低。t檢驗(yàn)分析表明，各處理組與對(duì)照組均呈現(xiàn)極顯著差異（P<0.01），說明苯胺對(duì)大蒜根尖細(xì)胞有絲分裂影響較大。

圖1顯示，當(dāng)苯胺溶液濃度在0.5～5.0 mg/L時(shí)，細(xì)胞分裂指數(shù)的下降趨勢(shì)較平緩；大蒜根尖經(jīng)高濃度苯胺（10 mg/L）處理后，與陰性對(duì)照相比，細(xì)胞分裂指數(shù)的下降率為90.55%，反映出高濃度的苯胺能顯著抑制大蒜根尖細(xì)胞分裂。

2.2 苯胺對(duì)大蒜根尖細(xì)胞染色體畸變的誘導(dǎo)效應(yīng) 不同濃度的苯胺溶液處理大蒜根尖后，均產(chǎn)生如微核、雙核、斷片、橋等染色體畸變現(xiàn)象。隨著處理濃度的增加，微核率、雙核率、斷片率和橋率都呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，但上升幅度不同，其中微核率上升的幅度最大，斷片率最小。

圖2表明，苯胺溶液濃度低于2.5 mg/L時(shí)，大蒜根尖細(xì)胞的微核率、雙核率、斷片率和橋率上升幅度較為緩慢；當(dāng)苯胺溶液濃度超過2.5 mg/L時(shí)，微核率和雙核率出現(xiàn)急劇上升趨勢(shì)；當(dāng)苯胺溶液濃度為10.0 mg/L時(shí)，微核率最高，為34.38‰；雙核率次之，為19.60‰，斷片率和橋率均低于10.0‰。經(jīng)t檢驗(yàn)可知，微核率各處理組與對(duì)照組相比，均呈現(xiàn)差異極顯著（P<0.01）；當(dāng)苯胺溶液濃度為0.5 mg/L時(shí)，雙核率和斷片率差異不顯著（P>0.05），苯胺溶液濃度在2.5～10.0 mg/L范圍內(nèi)，雙核率、斷片率和橋率均呈現(xiàn)極顯著差異（P<0.01），說明苯胺對(duì)大蒜根尖染色體有明顯的致畸效應(yīng)。

圖2 苯胺對(duì)大蒜根尖細(xì)胞染色體畸變的影響

3 結(jié)論與討論

在試驗(yàn)濃度范圍內(nèi)，隨著處理濃度的增加，苯胺能明顯抑制大蒜根尖細(xì)胞的有絲分裂。有學(xué)者認(rèn)為硒、鋁、鉛等降低植物有絲分裂指數(shù)的原因是抑制了細(xì)胞DNA的復(fù)制及蛋白質(zhì)的合成，使細(xì)胞不能進(jìn)入下一次的分裂期，從而降低有絲分裂指數(shù)[3-4]。因此，隨著苯胺處理濃度的增加，在單位時(shí)間內(nèi)，高濃度的苯胺在大蒜根尖細(xì)胞積累越多，對(duì)細(xì)胞的有絲分裂抑制越明顯，毒性效應(yīng)越強(qiáng)，可能是隨苯胺在體內(nèi)的積累，抑制了細(xì)胞有絲分裂相關(guān)蛋白的合成以及蛋白與DNA的結(jié)合，從而阻礙細(xì)胞周期的運(yùn)行，導(dǎo)致有絲分裂下降。

苯胺可使大蒜根尖細(xì)胞產(chǎn)生微核、雙核、斷片和橋等染色體畸變現(xiàn)象，表明苯胺具有一定的遺傳毒性。微核、斷片和橋等染色體畸變現(xiàn)象是由于遺傳毒性物質(zhì)使染色體發(fā)生斷裂和粘連，在有絲分裂后期形成橋和斷片，當(dāng)細(xì)胞進(jìn)入下一次分裂時(shí)，染色體斷片不能隨著有絲分裂進(jìn)入子細(xì)胞，從而在胞漿中形成一個(gè)或數(shù)個(gè)小核，簡(jiǎn)稱微核[5]。雙核細(xì)胞的形成與微管和微絲的形成和解聚的動(dòng)態(tài)平衡有關(guān)[6]。通過觀察雙核細(xì)胞同時(shí)計(jì)數(shù)其微核發(fā)生率，二者所體現(xiàn)的高度一致性保證了觀察結(jié)果的準(zhǔn)確性[7-9]。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著苯胺處理濃度的增加，微核率與雙核細(xì)胞的變化趨勢(shì)基本一致。因此，苯胺引起大蒜根尖細(xì)胞染色體畸變現(xiàn)象的原因可能是苯胺一方面直接作用于DNA，使其產(chǎn)生粘連，斷裂等現(xiàn)象；另一方面苯胺間接作用于與有絲分裂相關(guān)的分裂器，如紡錘絲和一些與細(xì)胞分裂有關(guān)的蛋白如微管和微絲進(jìn)行破壞，造成了細(xì)胞分裂中染色體行為的不同步化，從而影響了大蒜根尖細(xì)胞的正常分裂，致使染色體畸變的發(fā)生。

盡管苯胺引起植物染色體畸變的機(jī)理尚不清楚，但試驗(yàn)中苯胺處理大蒜根尖細(xì)胞導(dǎo)致大蒜根尖細(xì)胞分裂指數(shù)下降，根尖細(xì)胞的微核率、雙核率、斷片率和橋率明顯增高。這幾項(xiàng)指標(biāo)從不同角度顯示了苯胺對(duì)大蒜根尖細(xì)胞的遺傳損傷效應(yīng)，表明苯胺是一種染色體誘變劑，可誘發(fā)染色體發(fā)生斷裂從而形成微核，同時(shí)也是一種胞質(zhì)分裂阻滯劑，打亂微管和微絲的形成和解聚的動(dòng)態(tài)平衡，抑制細(xì)胞分裂，形成雙核細(xì)胞。所以，能夠利用大蒜根尖細(xì)胞遺傳損傷作用監(jiān)測(cè)環(huán)境中苯胺及其化合物的污染，與其他監(jiān)測(cè)方法相比，具有經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便和試驗(yàn)周期短，并易于在受控條件下進(jìn)行，以及可以確切反映出某些因素對(duì)遺傳物質(zhì)的損傷效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。

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