張英慧 劉君

摘? ? 要：為了研究鉛、鈣復合處理對蠶豆根尖細胞微核和染色體畸變的影響，采用2.5×10-4 mol/L PbCl2和不同濃度的CaCl2溶液培養(yǎng)蠶豆種子，以蒸餾水培養(yǎng)作為對照，培養(yǎng)4～7 d后，每天隨機取根尖固定、染色、壓片后鏡檢，觀察微核和染色體畸變，計算微核率和染色體畸變率。研究結果表明，1×10-3～1×10-2 mol/L CaCl2能有效消除蠶豆的鉛中毒癥狀，降低微核率和染色體畸變率，其中5×10-3～1×10-2 mol/L CaCl2的效果非常明顯。但CaCl2濃度過高，不利于去毒害，尤其是2.5×10-2～4×10-2 mol/L CaCl2會抑制蠶豆根生長，降低根尖細胞有絲分裂指數。研究認為，CaCl2在一定濃度范圍能有效消除蠶豆的鉛中毒癥狀，降低蠶豆根尖細胞的微核率和染色體畸變率。

關鍵詞：鉛;鈣;蠶豆;微核;染色體畸變

文章編號：1005-2690（2022）03-0007-03? ? ? ?中國圖書分類號：Q243? ? ? ?文獻標志碼：B

鉛及其化合物有毒，會造成大氣、土壤、水體污染，是對人類和生物影響較大的重金屬元素之一。鉛是植物的非必需元素。鉛與植物接觸后會對植物產生一定的毒害作用，對根系的影響尤為顯著，輕則使植物體內的代謝過程發(fā)生紊亂，生長發(fā)育受到抑制，重則導致植物死亡[1]。

蠶豆產量高、營養(yǎng)豐富，且能結瘤固氮，提高土壤肥力，是一種重要的豆科作物。鈣在植物生長發(fā)育中具有重要作用，也有多種生理功能，其在植物抗逆性中的作用越來越被人們所重視[2-3]。在施加10 mg/L 鎘的土壤中增施CaO能降低白菜根和葉片中的鎘含量，并可提高白菜產量[4]。

鉛對蠶豆的毒性效應已有所研究[5]，針對鈣是否能在鉛中毒的蠶豆種子生長過程中發(fā)揮解毒作用或者拮抗作用，通過檢測微核率和染色體畸變率進行了這一研究。

1 材料與方法

1.1 材料

供試蠶豆品種為成胡15（Vicia faba，2n=12），購自成都豐源種苗有限公司。

1.2 試驗方法

蠶豆種子經0.5%次氯酸鈉（分析純，購自北京北化精細化學品有限責任公司）表面消毒，蒸餾水洗凈，分別在2.5×10-4 mol/L PbCl2溶液以及1×10-3 mol/L、5×10-3 mol/L、1×10-2 mol/L、2.5×10-2 mol/L、4×10-2 mol/L CaCl2（分析純，購自溫州市化學用料廠）+2.5×10-4 mol/L PbCl2（分析純，購自溫州市化學用料廠）溶液中進行水培，以蒸餾水培養(yǎng)作為對照。每組培養(yǎng)200粒蠶豆，每組用8個培養(yǎng)皿，每皿25粒，培養(yǎng)時間為7 d。培養(yǎng)4～7 d，每天定時從每組中隨機取出兩個培養(yǎng)皿蠶豆，逐一測量根長，然后切取根尖，用改良Carnoys固定液室溫固定，0.1 mol/L鹽酸解離，改良苯酚品紅染色、壓片，在Nikon FX-35WA光學顯微鏡下觀察蠶豆根尖分生組織區(qū)細胞有絲分裂，每組觀察8個根尖，每個根尖觀察500個以上細胞（每組共觀察4 000個以上細胞），觀察微核和染色體畸變，并計算微核率和染色體畸變率。用Origin軟件分別對微核率和染色體畸變率進行T檢驗。

2 結果與分析

2.1 鉛、鈣復合處理對蠶豆根尖細胞微核率的影響

鉛、鈣復合處理對蠶豆根尖細胞微核率的影響如表1所示。

培養(yǎng)第四天，1×10-3～1×10-2 mol/L CaCl2+PbCl2處理組與PbCl2處理組相比降低了微核率，尤其是5×10-3～1×10-2 mol/L CaCl2+PbCl2處理組效果非常顯著，其微核率與蒸餾水組相當;2.5×10-2 mol/L CaCl2+PbCl2處理組與PbCl2處理組相比也降低了微核率，4×10-2 mol/L CaCl2+PbCl2處理組的微核率遠遠低于PbCl2處理組。試驗結果說明，1×10-3～1×10-2 mol/L CaCl2具有很好的去鉛毒害作用，而CaCl2濃度繼續(xù)增大則不利于去鉛毒害。2.5×10-2～4×10-2 mol/L CaCl2+PbCl2處理組的微核率很低，不僅遠低于Pb2+處理組，甚至低于蒸餾水組，但這并不能簡單地說明2.5×10-2～4×10-2 mol/L CaCl2就有很好的去鉛毒害作用，因為微核率、染色體畸變率還與有絲分裂指數有一定的關系。在前期研究中，2.5×10-2～4×10-2 mol/L CaCl2抑制蠶豆根生長，降低根尖細胞有絲分裂指數，在較低的細胞分裂水平下不能正確反映微核率和染色體畸變率應有的水平[6]。

培養(yǎng)第五天，1×10-3～1×10-2 mol/L CaCl2+PbCl2處理組與PbCl2處理組相比降低了微核率，其中5×10-3～1×10-2 mol/L CaCl2+PbCl2處理組效果非常顯著，具有很好的去鉛毒害作用;2.5×10-2～4×10-2 mol/L CaCl2+PbCl2處理組與PbCl2處理組相比也降低了微核率，但并不說明2.5×10-2～4×10-2 mol/L CaCl2有很好的去鉛毒害作用，原因同前。

培養(yǎng)第六天，1×10-3～1×10-2 mol/L CaCl2+PbCl2處理組與PbCl2處理組相比降低了微核率，其中5×10-3～1×10-2 mol/L CaCl2+PbCl2處理組效果非常顯著，具有很好的去鉛毒害作用;2.5×10-2～4×10-2 mol/L CaCl2+PbCl2處理組與PbCl2處理組相比也降低了微核率，但并不說明2.5×10-2～4×10-2 mol/L CaCl2有很好的去鉛毒害作用，原因同前。

培養(yǎng)第七天，1×10-3～1×10-2 mol/L CaCl2+PbCl2處理組與PbCl2處理組相比非常顯著地降低了微核率，具有很好的去鉛毒害作用;2.5×10-2～4×10-2 mol/L CaCl2+PbCl2處理組也降低了微核率，但并不說明2.5×10-2～4×10-2 mol/L CaCl2有很好的去鉛毒害作用，原因同前。

2.2 鉛、鈣復合處理對蠶豆根尖細胞染色體畸變率的影響

鉛、鈣復合處理對蠶豆根尖細胞染色體畸變率的影響如表2所示。

培養(yǎng)第四天，1×10-3～1×10-2 mol/L CaCl2+PbCl2處理組與PbCl2處理組相比降低了染色體畸變率，1×10-3 mol/L CaCl2效果顯著，5×10-3～1×10-2 mol/L CaCl2效果非常顯著，其中5×10-3 mol/L CaCl2+PbCl2處理組的染色體畸變率與蒸餾水組相當，具有很好的去鉛毒害作用;2.5×10-2～4×10-2 mol/L CaCl2+PbCl2處理組雖然也降低了染色體畸變率，但并不說明2.5×10-2～4×10-2 mol/L CaCl2有很好的去鉛毒害作用，原因在于染色體畸變率和有絲分裂指數有一定關系。

培養(yǎng)第五天，1×10-3～1×10-2 mol/L CaCl2+PbCl2處理組與PbCl2處理組相比降低了染色體畸變率，具有去鉛毒害作用;2.5×10-2～4×10-2 mol/L CaCl2+PbCl2處理組雖然也降低了染色體畸變率，但并不能說明2.5×10-2～4×10-2 mol/L CaCl2有很好的去鉛毒害作用，原因同前。

培養(yǎng)第六天，1×10-3～1×10-2 mol/L CaCl2+PbCl2處理組與PbCl2處理組相比降低了染色體畸變率，其中5×10-3～1×10-2 mol/L CaCl2+PbCl2處理組效果非常顯著，具有很好的去鉛毒害作用，2.5×10-2～4×10-2 mol/L CaCl2+PbCl2處理組雖然也降低了染色體畸變率，但并不能說明2.5×10-2～4×10-2 mol/L CaCl2有很好的去鉛毒害作用，原因同前。

培養(yǎng)第七天，1×10-3～1×10-2 mol/L CaCl2+PbCl2處理組與PbCl2處理組相比降低了染色體畸變率，其中，5×10-3 mol/L CaCl2效果顯著，1×10-2 mol/L CaCl2效果非常顯著，具有很好的去鉛毒害作用;2.5×10-2～4×10-2 mol/L CaCl2+PbCl2處理組雖然也降低了染色體畸變率，但并不能說明2.5×10-2～4×10-2 mol/L CaCl2有很好的去鉛毒害作用，原因同前。

3 討論

在利用細胞遺傳毒理學進行檢測時，必須保證測試材料具有一定的細胞分裂水平，這是檢測的必要條件。Zhou和Lin（1998）在液培條件下發(fā)現(xiàn)，隨營養(yǎng)液中鈣濃度增加，玉米幼苗鎘含量下降。Andersson和Nilsson（1974）[7]認為，鈣可以與鎘競爭植物根系上吸收位點，抑制植物對重金屬的吸收。席玉英等（1994）[8]研究了鈣、鋅對玉米幼苗吸收鎘、鉛的影響發(fā)現(xiàn)，在鋅濃度20 mg/L、鈣濃度400 mg/L的處理條件下，隨著鎘、鉛濃度增加，鋅對鎘、鉛吸收的抑制作用未減弱，其中鋅的抑制作用變化不大，而鈣的抑制作用則隨著鎘、鉛濃度的增加而逐漸增大，由此認為鈣、鋅對鎘、鉛吸收和運輸的抑制作用并不是簡單通過離子之間對細胞膜上離子載體或組織內運輸載體的競爭而產生的，而是通過一些更為復雜的機理進行的。大多數學者認為，在植物中，鈣拮抗鎘的作用可能是鈣能競爭性抑制鎘吸收，從而減少鎘的毒害作用[9-10]。體外試驗發(fā)現(xiàn)，與鈣半徑相近的鎘和鉛等重金屬離子具有取代或置換鈣的作用，產生生物效應[11]。

本研究結果表明，1×10-3～1×10-2 mol/L CaCl2能有效消除蠶豆鉛中毒癥狀，促進蠶豆根生長，提高根尖細胞有絲分裂指數，降低微核率和染色體畸變率，其中5×10-3～1×10-2 mol/L CaCl2的效果非常明顯。CaCl2濃度增大，不利于去毒害，尤其是4×10-2 mol/L CaCl2加深了鉛的毒害作用，抑制蠶豆根生長，降低根尖細胞有絲分裂指數，雖然降低了微核率和染色體畸變率，但這并不能簡單地說明4×10-2 mol/L CaCl2具有去鉛毒害的作用，原因在于在很低的細胞分裂水平下不能正確地反映染色體畸變應有的水平[12]。

鈣是一種廉價的調節(jié)劑，深入研究鈣對重金屬污染物的拮抗作用，對于充分利用和改造被重金屬污染的土壤、提高植物的抗性和保護環(huán)境都具有重要的意義[13-15]。

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