楊麗娟　顧地周　欒志慧　郭志欣　蔡麗艷　陳美芙　吳培　張峰

摘要：以通單248玉米種子為試驗(yàn)材料，研究鈣對(duì)鉛脅迫下玉米根尖的解毒效應(yīng)。首先用硝酸鉛水溶液對(duì)玉米根尖細(xì)胞染毒，確定0.05g/L硝酸鉛水溶液對(duì)玉米根尖細(xì)胞的染毒作用顯著；再用不同濃度的硝酸鈣水溶液分別與0.05g/L硝酸鉛水溶液混合，以復(fù)合物處理玉米根尖，進(jìn)行為期4、5、6、7d的試驗(yàn)，觀察玉米根尖細(xì)胞有絲分裂指數(shù)、染色體畸變率、微核率。結(jié)果顯示：鈣在0.1～1.0g/L范圍內(nèi)能緩解鉛的毒性，有利于玉米根尖細(xì)胞有絲分裂的進(jìn)行；但當(dāng)鈣的濃度超過1.0g/L時(shí)反而增加了鉛的毒性效應(yīng)。

關(guān)鍵詞：有絲分裂指數(shù)；染色體畸變；微核率；玉米；鈣；鉛；解毒；根尖

中圖分類號(hào)：Q948.116 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1002-1302（2015）05-0075-02

隨著我國(guó)工業(yè)化和經(jīng)濟(jì)化水平的日益提高，許多重金屬含量也接近臨界值或超標(biāo)。其中鉛是一種毒性很大的重要污染重金屬，廣泛存在于生存環(huán)境中，不僅影響作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，而且影響了人類健康。鈣是土壤中最豐富的元素之一，是植物生長(zhǎng)發(fā)育的必需元素，參與大多數(shù)細(xì)胞生理代謝活動(dòng)，適量的鈣有助于植物生長(zhǎng)。目前，張英慧等已經(jīng)研究了某些重金屬對(duì)植物的影響，但關(guān)于鈣對(duì)鉛脅迫下玉米根尖細(xì)胞的解毒作用還未見報(bào)道。本研究探討了不同濃度的硝酸鈣對(duì)硝酸鉛脅迫下玉米根尖的解毒效應(yīng)，旨在為農(nóng)業(yè)中鈣鹽的使用、土壤凈化以及提高植物抗性提供參考。

1.材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用玉米種子為通單248。

1.2試驗(yàn)方法

首先用5組濃度Pb（NO3）：水溶液（0.01、0.03、0.05、0.08、0.10g/LPb2+）浸種、培養(yǎng)，取根尖壓片，觀察有絲分裂指數(shù)、染色體畸變率、微核率，研究不同濃度硝酸鉛水溶液對(duì)玉米根尖細(xì)胞染毒效果，得出當(dāng)濃度為0.05g/LPb2+“時(shí)對(duì)玉米根尖細(xì)胞的染毒作用顯著。

選取籽粒飽滿、大小均一、無(wú)損傷的玉米種子，沖洗、濾干、消毒后置于蒸餾水中浸種24h，使種子吸水膨脹。取培養(yǎng)皿，底層鋪墊2層濾紙，用配制好的5組濃度藥品（0.05g/LPb2+0.1g/LCa2+、0.05g/LPb2++0.5g/LCa2+、0.05g/LPb+1.O∥LCa2+、O.05g/LPb2++2.5g/LCa2+、0.05g/LPb2++5.0g/LCa2+）完全浸濕種子，將浸泡后的玉米種子鋪在濾紙上，種子上鋪2層紗布，早晚各換1次供試藥品溶液，同時(shí)設(shè)置蒸餾水、0.05g/L硝酸鉛2組對(duì)照組，每個(gè)濃度設(shè)3次重復(fù)。于25℃培養(yǎng)使種子發(fā)芽，隨即選取培養(yǎng)4、5、6、7d的發(fā)芽種子，切取根尖5～10mm，用蒸餾水沖洗數(shù)次，再用卡諾固定液室溫固定20～24h，加入0.1mol/L鹽酸解離12min，至根尖呈乳白半透明狀時(shí)取出；滴加適量改良石炭酸品紅染液染色2～3h，常規(guī)壓片后鏡檢并拍照。

1.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

每個(gè)試驗(yàn)組觀察3個(gè)根尖，每個(gè)根尖觀察約1000個(gè)細(xì)胞，使所觀察的細(xì)胞總數(shù)在3000個(gè)以上，利用中科組織細(xì)胞分析診斷圖文報(bào)告系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)胞計(jì)數(shù)。統(tǒng)計(jì)玉米根尖細(xì)胞的有絲分裂數(shù)、染色體畸變數(shù)、微核數(shù)，并計(jì)算細(xì)胞有絲分裂指數(shù)、染色體畸變百分率、微核千分率。參考杜榮騫的方法對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，利用Office辦公軟件Excel2003，通過t檢驗(yàn)檢測(cè)不同試驗(yàn)組與對(duì)照組之間的差異顯著性。

2.結(jié)果與分析

2.1鉛、鈣復(fù)合物對(duì)玉米根尖細(xì)胞有絲分裂的影響

由表1可知：與鉛對(duì)照組相比，鉛、鈣復(fù)合物的各處理組均降低了玉米根尖細(xì)胞有絲分裂指數(shù)，其中0.05g/LPb2+1.0g/Lca2+處理組在處理7d時(shí)與蒸餾水對(duì)照組的畸變率相近，因此認(rèn)為0.05∥LPb2++1.0g/LCa2+處理組具有很好的去除鉛毒害的作用。

2.2鉛、鈣復(fù)合物對(duì)玉米根尖細(xì)胞染色體畸變率的影響

由表2可知：與鉛對(duì)照組相比，鉛、鈣復(fù)合物的各處理均降低了玉米根尖細(xì)胞染色體的畸變率，其中0.05g/LPb2++1.0g/Lca2+處理6～7d時(shí)與蒸餾水對(duì)照組的畸變率相近，因此認(rèn)為0.05g/LPb2++1.0g/LCa2+處理組具有很好的去除鉛毒害的作用；0.05g/LPb2++0.1g/LCa2+處理下的畸變率與對(duì)照相比顯著；0.05∥LPb2++0.5～5.0g/Lca2+處理組的畸變率與鉛對(duì)照相比達(dá)到極顯著水平；雖然O.05∥LPb2++2.5～5.0g/Lca2+處理組與鉛對(duì)照組相比降低了染色體的畸變率，甚至部分低于蒸餾水處理組，但是并不能說(shuō)該處理組具備去除鉛毒害的作用，原因在于染色體的畸變率與有絲分裂指數(shù)存在一定關(guān)系。

2.3鉛、鈣復(fù)合物對(duì)玉米根尖細(xì)胞微核率的影響

由表3可知：與鉛對(duì)照組相比，鉛、鈣復(fù)合物各個(gè)處理組都降低了玉米根尖細(xì)胞染色體的微核率，0.05g/LPb2++0.1g/Lca2+處理4、5、6d與對(duì)照差異不顯著，處理7d差異極顯著；0.05g/LPb2++0.5g/Lca2+處理4、5、6d與對(duì)照達(dá)顯著差異，處理7d微核率差異十分顯著；0.05g/LPl2++1.0g/LCa2+處理組微核率與對(duì)照相比差異均極顯著，與蒸餾水處理組相比微核率相近，因此認(rèn)為0.05∥LPb2++1.0g/Lca2+處理組具有很好的去除鉛毒害的作用；0.05g/LPb2++2.5～5.0g/Lca2+處理組微核率與鉛對(duì)照相比差異極顯著，低于硝酸鉛水溶液對(duì)照組，且部分低于蒸餾水對(duì)照組，但是由于染色體的微核率與染色體分裂指數(shù)有一定關(guān)系，因此并不能說(shuō)明此處理組有很好的去除鉛毒害的作用。

3.討論

近年來(lái)，重金屬污染越來(lái)越嚴(yán)重，存在范圍也較廣，人們也越來(lái)越關(guān)注重金屬對(duì)植物根尖細(xì)胞的影響。本試驗(yàn)研究了鉛、鈣處理對(duì)玉米根尖細(xì)胞的毒性效應(yīng)，試驗(yàn)研究表明：鉛、鈣復(fù)合物濃度在0.05g/LPb2++1.0g/LCa2+時(shí)，根尖細(xì)胞有絲分裂指數(shù)、染色體畸變率、微核指數(shù)與蒸餾水處理組接近，說(shuō)明此時(shí)能有效抑制并消除鉛的中毒狀態(tài)；但鈣的濃度繼續(xù)增大，反而加重“植物中毒”效應(yīng)，抑制玉米根尖生長(zhǎng)，雖然降低了染色體的畸變率和微核率，但并不能說(shuō)明有去毒害作用。

當(dāng)前，許多報(bào)道已經(jīng)顯示高濃度Ca2+對(duì)細(xì)胞具有毒害作用。宋松泉等的試驗(yàn)表明，Ca2+能夠減少Cd2+對(duì)種子活力和幼苗生長(zhǎng)的抑制或消除作用。而邢樹平等在研究Ca2+對(duì)小麥根長(zhǎng)生長(zhǎng)影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，低濃度培養(yǎng)液中小麥根尖生長(zhǎng)良好，高濃度培養(yǎng)液中則受到抑制。本研究的鈣、鉛復(fù)合物對(duì)玉米根尖的影響與上述研究相似，但與張英慧研究的鉛、鈣及其復(fù)合物對(duì)蠶豆有絲分裂的影響略有不符。本試驗(yàn)染色體滯后現(xiàn)象是分裂期前期進(jìn)入中期時(shí)，落后的染色體未到赤道板，可能是鉛破壞了紡錘絲的功能或形成，也可能是干擾了染色體某些自身的運(yùn)動(dòng)規(guī)律而使染色體不能及時(shí)達(dá)到赤道面，而張英慧試驗(yàn)研究中發(fā)生的染色體滯后是分裂期中期進(jìn)入后期時(shí)染色體斷裂發(fā)生滯岳，這可能與試驗(yàn)材料種類及所用溶液濃度范圍的不同相關(guān)。

鉛是一種重金屬污染物，進(jìn)入植物細(xì)胞后可能抑制某些蛋白的形成，延長(zhǎng)細(xì)胞周期，使細(xì)胞分裂受阻，繼而使染色體出現(xiàn)非正常形態(tài)。鈣是一種廉價(jià)的調(diào)節(jié)劑，植物的必需元素，提高鈣的含量可以減少土壤對(duì)鉛的吸收，從而降低鉛的毒害，但鈣含量過多又增加植物毒害作用，因此要合理使用。通過本試驗(yàn)筆者觀察到了鈣可能對(duì)重金屬起到解毒的效果，但本試驗(yàn)只在細(xì)胞學(xué)這一方面進(jìn)行了簡(jiǎn)單的檢測(cè)，并不說(shuō)明鈣對(duì)重金屬具備解毒效應(yīng)，需要多方面大量的試驗(yàn)去證明。因此，深入研究鈣對(duì)重金屬的解毒作用，對(duì)提高植物抗性、充分利用和改造被重金屬污染的土壤并保護(hù)環(huán)境，以及農(nóng)耕、土壤凈化等都具有重要意義。