芐嘧磺隆與鎘復(fù)合污染對水稻的毒害機理研究

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1、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文芐嘧磺隆與鎘復(fù)合污染對水稻的毒害機理研究姓名：吳慶鈺申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：生物物理學(xué)指導(dǎo)教師：楊俊誠20080501摘要針對磺酰脲類除草劑的廣泛使用和重金屬元素的不斷釋放及大面積污染，我國稻田土壤環(huán)境正在遭受芐嘧磺隆(Bensulfuron—methyl，BSM)jflI重金屬Cd的復(fù)合污染威脅的現(xiàn)狀，以及目前關(guān)于BSM和Cd對水稻植株的復(fù)合污染毒理學(xué)機制尚不清楚的突出問題，本研究以粵香占水稻和豐美占水稻為指示植物，從植株個體水平、細(xì)胞水平以及分子水平闡述BSM與Cd的復(fù)合污染對水稻植株的毒理學(xué)機制，不僅豐富和發(fā)展環(huán)境污染毒理

2、學(xué)理論，而且能夠為控制污染、制定國家環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等方面提供重要科學(xué)依據(jù)。植株個體水平上的研究結(jié)果表明：隨Cd2+濃度的增加，水稻生物量、葉綠素含量下降，過氧化氫酶活性降低，根系外滲液電導(dǎo)率升高，各處理間差異達極顯著(p

3、，分析結(jié)果表明，水稻地上部Cd的濃度遠低于根部Cd的濃度，后者是前者的6倍左右。在本實驗條件下，當(dāng)cd濃度為50mg·L1和300mg·L1時，0．1-0．2mg·L-1的BSM會顯著降低水稻地上部和根部Cd含量(胙O．01)。而BSM濃度大于0．4mg．L-1時，水稻根部中cd含量顯著上升(p<0．05)，地上部Cd含量無顯著差異，這說明，高濃度BSM能夠促進水稻根部對Cd的吸收但卻抑制了cd從根部向地上部的遷移。由此可知，BSM在低濃度0．1-0．2mg．L-1時，能夠緩解Cd對水稻的毒害作用；當(dāng)BSM濃度達到0．6mg．L1，并與Cd2+共存時會對

4、水稻植株產(chǎn)生更嚴(yán)重的影響。利用掃描電鏡與透射電鏡在細(xì)胞水平上的研究結(jié)果表明：BSM和Cd復(fù)合污染能夠破壞水稻根尖的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，使表皮細(xì)胞破裂，核彳一解體。由于受外界環(huán)境脅迫，水稻細(xì)胞內(nèi)積聚了大量的酚類物質(zhì)。并且在細(xì)胞壁的邊緣以及內(nèi)部沉積了一些未知物質(zhì)，作者推測這有可能是BSM的降解產(chǎn)物與Cd形成的配合物。未加處理的水稻表皮細(xì)胞光滑無破損現(xiàn)象，但受BSM、Cd復(fù)合污染的水稻的表皮細(xì)胞有很多已經(jīng)被破壞，表面粗糙。利用彗星實驗、RAPD技術(shù)以及RT-PCR技術(shù)在分子水平上研究結(jié)果表明：Cd對水稻有很強的基岡毒性，能夠破壞水稻基因組從而改變單細(xì)胞凝膠電泳圖像以及R

5、APD圖譜。BSM對水稻基因組也有一定損傷，但BSM在一定濃度范圍內(nèi)能夠緩解Cd對水稻基岡組的損傷。OsMRP3在Cd和BSM單獨存在時，在RNA水平上的表達量都沒有顯著上調(diào)，但當(dāng)Cd與BSM共存時，OsMRP3的表達量顯著提高。綜合以上研究可知，BSM與Cd復(fù)合污染能夠在植株個體、細(xì)胞以及分子水平上對水稻植株產(chǎn)生毒害作用，BSM在低濃度0．1-0．2mg．L-1時，能夠緩解Cd對水稻的毒害作用；當(dāng)BSM濃度達到0．6mg．L1，并并與Cd2+共存時會對水稻植株產(chǎn)生更嚴(yán)重的影響。OsMRP3只在BSM與Cd共存時表達量才有所上調(diào)。關(guān)鍵詞：鎘、芐嘧磺隆、水

6、稻、分子毒理AbstractFacingtheconditionsthatthesoilenvironmentunderthethreatenofBensulfuron—methyl(BSM)andcadmium(Cd)duetothewidelyusingofsulfonylureaherbicidesandthecontinuouslyreleasingofheavymetalelementsinourcountry,aswellasthetoxicitymechanismofBSMandCdstillremainingatantalizingbut

7、unsolvedpuzzle，thisstudyinvestigatedthetoxicitymechanismofthericeundertheco-contaminationofBSMandCdfromtheindividuallevel．cellularlevelandthemolecularlevelbyemployingthericeofFengMaizhanandYueXingzhanastheindicatorplants。Theresultscannotonlyenrichanddevelopthetoxicologicaltheorie

8、sofenvironmentalpollution，butalsoprovide