Cr6+对蚕豆根尖细胞的遗传毒性

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摘要：采用蚕豆（Vicia faba L.）根尖细胞微核试验研究了不同浓度的铬对蚕豆根尖细胞微核率和染色体畸变的影响，以此评价铬（cr6+）的遗传毒性。结果表明，随铬浓度升高，蚕豆根尖细胞微核率先升后降，染色体畸变率升高。50 mg/L铬处理48 h微核率和100 mg/L铬处理48 h染色体畸变率达到最大值，达到最大值后随着铬浓度增加微核率下降，但仍高于对照，铬引起的染色体畸变以染色体断片、落后染色体和染色体桥为主。试验结果表明，铬能诱导蚕豆根尖细胞微核的产生和染色体畸变。

关键词：蚕豆（Vicia faba L.）；根尖细胞；铬（Cr6+）；遗传毒性；微核；染色体畸变

中图分类号：X826 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）23-5711-03

铬在自然界以六价态铬（Cr6+）存在时就变成了一种常见的危害人类健康的致癌物质。工业生产带来的Cr6+能够通过水、空气和食物进入人体，特别是通过土壤被蔬菜吸收后进入人体，逐渐累积。铬酸、重铬酸及其盐类对人的黏膜及皮肤有刺激和灼烧作用，长期接触会引发各种癌症[1]。Cr6+对DNA分子有损伤作用，使DNA丧失模板功能，引起不正常转录，还可引起DNA链损伤、断裂、构象改变，突变几率增加[2，3]。Cr6+对不同植物和动物的影响受到人们的重视。尽管有学者对全国一些地区Cr6+的毒害进行了研究，但在重庆涪陵这种重工业城市这方面的研究较少。为此，在重庆涪陵研究了不同浓度铬在梯度时间内对蚕豆根尖的胁迫作用，对该地区蚕豆种植的经济效益及人们的身体健康有着非常重要的作用。

染色体畸变是微核形成的主要原因，但是微核形成的原因是多元的[4]。微核主要是由细胞分裂过程中落后的染色体和染色体断片形成的。因此，微核率的高低可以反映遗传损伤的程度。本试验主要是对蚕豆微核和染色体畸变进行观察和统计，采用的是蚕豆根尖细胞微核技术，因该技术具有取材方便、培养简单、技术容易掌握等优点，已成为可以替代动物细胞体系检测环境污染物毒性的标准方法[5]。

1 材料与方法

选用重庆农户常种的蚕豆种子进行选种、消毒、浸种、催芽。用浓度分别为0（对照）、10、25、50、100 mg/L的Cr6+染毒液对蚕豆根染毒，分别培养6、12、24、48 h，再用去离子水恢复培养24 h后进行取材、固定、解离、染色、压片和观察。数据采用DPS 7.05和Excel进行处理。

微核率是指观察的微核数占视野中观察的细胞总数的比例；染色体总畸变率是染色体总畸变细胞数占有丝分裂细胞数的比例。

2 结果与分析

2.1 Cr6+对蚕豆根尖细胞微核率的影响

由表1可知，处理6 h的在50 mg/L时微核率达到最大值（16.95‰），处理12 h的在50 mg/L时微核率达到最大值（17.57‰），处理24 h的在25 mg/L时微核率达到最大值（21.59‰），处理48 h的在50 mg/L时微核率达到最大值。在4个时间段内的微核率都是随着Cr6+浓度的增加先增加后下降，且Cr6+浓度为10～100 mg/L时微核率都显著高于对照，但Cr6+浓度为100 mg/L时的微核率低于10～50 mg/L时的微核率，其原因可能是Cr6+浓度过高对细胞的损伤程度增加，导致微核形成减少[6]。

2.2 Cr6+对蚕豆根尖细胞染色体畸变率的影响

表2结果表明，总体上染色体畸变细胞的数量随染毒时间和Cr6+浓度的增加而增加。染毒时间一定时，Cr6+的浓度与染色体畸变率呈正相关，在100 mg/L时达到最大值。当Cr6+的浓度一定时，染色体畸变率与染毒时间呈正相关，即染毒时间越长染色体畸变越明显，畸变细胞数目增加。

2.3 各个时间段Cr6+对染色体畸变类型的影响

2.3.1 染毒6 h时Cr6+对染色体畸变类型的影响 由图1可知，用Cr6+染毒6 h，蚕豆根尖细胞的染色体断片类型的畸变率在Cr6+浓度≤50 mg/L时随浓度的增加而增加，在Cr6+浓度为100 mg/L时略微下降，其余几种类型畸变染色体的畸变率随Cr6+浓度增加而增加。从处理1（0 mg/L的Cr6+）到处理5（100 mg/L的Cr6+）落后染色体类型的畸变率明显增加。

处理1染色体畸变主要是染色体断片，说明不用Cr6+处理时主要是染色体在分裂时断片。处理2染色体畸变也主要是染色体断片，但是落后染色体类型的畸变率较处理1明显增加。处理3中染色体断片类型的畸变率与处理2差别不大，但是落后染色体类型的畸变率有所增加。处理4染色体畸变主要是染色体断片，但是与处理3相比较落后染色体类型的畸变率增加幅度较大，说明处理4刺激染色体畸变中的落后染色体形成。处理5染色体畸变主要是落后染色体，染色体桥类型的畸变率也有较明显的增加。

总之，随着Cr6+的增加染色体畸变细胞增多，染色体畸变率也随之增大。

2.3.2 染毒12 h时Cr6+对染色体畸变类型的影响

图2结果表明，染毒12 h时，在处理1、2、3中染色体畸变主要是染色体断片。说明这3个处理毒害蚕豆根尖时染色体断裂，从而形成了大量的断片染色体。在处理4中染色体畸变主要是落后染色体，相比处理2和3染色体断片类型的畸变率有所下降，同时，染色体桥类型的畸变率有所增加，表明在50 mg/L Cr6+浓度毒害蚕豆根尖时导致染色体分裂时有部分染色体没有分裂从而形成染色体桥。处理5中染色体断片、落后染色体和染色体桥3种类型的畸变率都较高，说明处理5的Cr6+浓度对这3种类型的畸变作用明显。

2.3.3 染毒24 h时Cr6+对染色体畸变类型的影响

图3结果表明，染毒24 h时，随着Cr6+浓度的增加染色体断片类型的畸变率先增加后略微降低，再又增加，染色体桥类型的畸变率先增加后下降。处理3和处理4染色体断片、落后染色体和染色体桥3种类型的畸变率都较高且差别不大，说明这两个处理对染色体畸变有明显的影响。

2.3.4 染毒48 h时Cr6+对染色体畸变类型的影响

图4结果表明，染毒48 h时，处理1、2、4、5的染色体畸变主要为染色体断片，处理3染色体畸变主要为落后染色体，处理4和处理5染色体桥类型的畸变率较高。

3 小结与讨论

1）试验结果表明，蚕豆根尖细胞在Cr6+毒害下诱导了更多微核的形成。在同一染毒时间下，在Cr6+浓度≤50 mg/L时随着Cr6+浓度的增加微核率增加，在Cr6+浓度为100 mg/L时微核率虽然下降，但仍明显高于对照；在同一Cr6+浓度处理下，随着染毒时间增加微核率增加。Cr6+染毒时间和浓度对微核的形成有明显的影响，表明由于Cr6+的浓度和时间的积累对蚕豆根尖细胞产生了显著的遗传毒性。

每个染毒时间段100 mg/L Cr6+下的微核率均下降，可能的原因是长时间的高浓度Cr6+对细胞的损伤加剧，使得一些受损的细胞没有完成有丝分裂而导致微核率下降[7，8]。

2）染色体畸变率随着Cr6+浓度的增加和染毒时间延长而呈现上升的趋势。Cr6+浓度从0 mg/L增加到10 mg/L时染色体畸变率增加幅度最大，再随着Cr6+浓度的增加染色体畸变率增加幅度变小。染色体畸变的主要类型是染色体断片、落后染色体和染色体桥，但染色体畸变还包括其他类型，例如染色体环、染色体浓缩和染色体的多极分裂。试验结果表明，10、25、50、100 mg/L Cr6+均对蚕豆根尖细胞染色体有明显的毒害作用。Cr6+对细胞分裂周期的各个时期都有不同的影响，六价铬对细胞分裂前期的毒害导致染色体浓缩，对中期的影响是Cr6+破坏纺锤丝的形成或Cr6+干扰染色体某些自身的运动规律而使染色体不能到达纺锤体赤道板[9，10]。Cr6+对蚕豆根尖分生区细胞具有明显的毒害作用，引起蚕豆根尖细胞染色体变异从而产生遗传毒性。因此，Cr6+对作物的危害应引起铬污染企业、环保工作者和蚕豆育种工作者的高度重视。

参考文献：

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