禽畜抗生素污染对粮食安全的潜在威胁评估
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摘要：为了评估禽畜抗生素污染可能对国家重要粮食作物安全可能带来的威胁，选择市场用量较大的八种不同类型抗生素产品作为污染物，研究这些抗生素对水稻、小麦两种作物的萌发、生长的毒理效应以及对土壤呼吸的影响。
关键词：禽畜抗生素；污染；土壤呼吸；粮食安全；毒理
中图分类号：F326.1 文献标识码：A 文章编号：1674-0432（2013）-01-0043-1
1 材料与方法
1.1 萌发实验
种子0.1%NaClO浸泡5min，洗净后浸泡6h，设置同种抗生素8个浓度（0、0.1、1、10、50、100、200、500mg/L），每组3个重复。20粒/培养皿，25℃下暗培养。5d后测量种子的根长和芽长，并计算萌发率。
1.2 生长实验
种子预处理后，放入装有200g土壤花盆中，每种抗生素设置5个浓度组（0、10、50、100、300mg/kg土壤），每组5个重复。室温培养20d后，测定株高、根长及干鲜重，用于测定含水量、MDA含量及SOD活力的植株在-80℃条件下储存，用于后续测定分析。
1.3 氧化还原状态测定
组织丙二醛（MDA）含量测定按照试剂盒说明书（南京建成）方法进行；超氧化物歧化酶（SOD）的测定采用氯化硝基四氮唑蓝（NBT）光化还原法测定。
1.4 土壤微生物呼吸
采用密闭法测定土壤微生物呼吸[1]。五点取样法采土，风干筛土后，每1g葡萄糖/50g土壤。每种抗生素5个浓度组，每组3个重复，25℃下培养，第0、1、2、4、8、12、20d测定1次呼吸量。
2 结果与分析
2.1 常用禽畜抗生素调查
从每大类中选择用量最大的抗生素，分别为金霉素、林可霉素、替米考星、磺胺间甲氧嘧啶、庆大霉素、阿莫西林、恩诺沙星、氟苯尼考，用于后续实验。
2.2 萌发实验
水稻和小麦种子萌发率、芽长及根长对多数抗生素的生态毒性敏感顺序依次为：根长>芽长>萌发率。
2.3 生长实验
2.3.1 不同抗生素处理对水稻生长的影响 八种抗生素对水稻株高、根长以及植株干重均无显著影响，而盐酸恩诺沙星（10、100mg/kg）和盐酸林可霉素（100mg/kg）在特定浓度能够显著降低植株的含水量。
2.3.2 不同抗生素处理对小麦生长的影响 八种抗生素对小麦株高和植株干重均无显著影响；而盐酸林可霉素浓度在50mg/kg和300 mg/kg下能够显著抑制小麦根长的生长；硫酸庆大霉素在各浓度下均能显著增加植株的含水量，盐酸恩诺沙星（50、100、300mg/kg）和金霉素（10、50、100mg/kg）在特定浓度下也能显著增加含水量。
2.4 氧化还原状态测定
2.4.1 不同抗生素处理对水稻叶片组织MDA含量和SOD活性的影响 仅磷酸替米考星能够显著增加小麦叶片组织MDA含量和SOD活力。
2.4.2 不同抗生素处理对小麦叶片组织MDA含量和SOD活性的影响 氟苯尼考在各浓度下均能显著增加小麦叶片组织MDA含量，金霉素在50和100mg/kg浓度下能够显著增加组织MDA含量，磺胺间甲氧嘧啶钠在10mg/kg浓度下以及阿莫西林在300mg/kg浓度下也能显著增加组织MDA含量；硫酸庆大霉素和金霉素在各浓度下均能显著增加小麦叶片组织SOD活力，氟苯尼考在10、50、100mg/kg浓度下、盐酸恩诺沙星（10和100mg/kg）、磺胺间甲氧嘧啶钠（10mg/kg）、阿莫西林（300mg/kg）在一定浓度下也能够显著增加组织SOD活力。
2.5 土壤微生物呼吸实验
当土壤中不添加抗生素时，土壤微生物呼吸强度在第2d会出现峰值，随后呼吸强度恢复至初始强度。大多数抗生素（除金霉素外）会导致土壤微生物呼吸峰值提前至第1d，而金霉素仅在最低浓度下（10mg/kg）会出现该现象。除阿莫西林外，其他抗生素组呼吸强度在部分浓度下于第4d再次增加，即呼吸作用再次被激活。大多数抗生素组土壤微生物呼吸强度均在第8d后恢复至对照组水平，而金霉素（第12d）、氟苯尼考（第8d）、硫酸庆大霉素（第8d和12d）组的呼吸强度会在特定浓度下仍显著大于对照组。
3 讨论与结论
研究结果表明，不同抗生素对作物种子萌发的作用强度、作用部位以及作用效果存在物种差异，且种子萌发率、芽长及根长对多数抗生素的生态毒性敏感顺序依次为：根长>芽长>萌发率。通过抗生素在种子萌发前施用，发现这些抗生素对株高、根长、组织含水量、干物质含量以及组织丙二醛（MDA）含量和超氧化物歧化酶（SOD）活力的作用发生了明显的变化，且多数抗生素会导致组织氧化压力的增加。尽管部分抗生素对作物种子萌发或生长的某些指标具有促进作用，但多数情况下会产生抑制作用。此外，多数抗生素（除金霉素外）均可使土壤呼吸峰提前出现，并在不同时段对土壤呼吸具有不同程度的激活作用。综合上述结果，说明多数禽畜抗生素对这两种重要粮食作物的毒理效应是非常明显的和确切的。因此，可以推测禽畜抗生素污染会给国家粮食安全造成较大威胁。
参考文献
[1] 习晓平，孙英健，孙振钧，沈建忠.3种兽药对土壤微生物呼吸的影响.中国农业大学学报，2006，11（2）：40.
作者简介：黄婷婷（1992-），女，浙江宁海人，浙江师范大学生化学院生物科学专业2010级学生；茹吉（1992-），女，浙江绍兴人，浙江师范大学生化学院生物科学专业2010级学生；陆子辰（1991-），女，江西德兴人，浙江师范大学生化学院生物科学专业2010级学生；李娜（1991-），女，湖南郴州人，浙江师范大学生化学院生物科学专业2010级学生；周蓓蓓（1993-），女，浙江温州人，浙江师范大学生化学院生物科学专业2010级学生。