全 文 ：第23 卷第 1 期 华中师范大学学报 ( 自然科学版 ) V ol . 2 3 N o . 1
19 5 。年 3 月 J O U R N A L O F C E N T R A L c H I N A N O R MA L U N I v E RS IT Y ( N a t . S e i . ) Ma r . i g s g .
蚕豆叶尖和根尖细胞的微核
效应及其相关性研究
( MC N )
陈光荣 金 波 李 明 李崇高` .
( 生 物 系 )
[摘典 ] 本文报道了在 C r + “和 C r ` 6两种铬离子 的诱导下 ,蚕豆叶尖和根尖细胞的微核效
应间有良好的正相关性 。 本研究为利用叶尖细胞微核测定法监测大气和土壤污染打下 了应用
的基础 .
【关抽询】 蚕豆 ; 微核测定 ; 生物 监测
当前 , 国内外利用蚕豆根尖微 核 (M C N ) 试验检测化学诱变剂和 欠质 ;少久: 方面作 一 r
大量的工作 lt “ 、 , “ , 。 我们研究建立的监测水质污染的蚕豆根尖微 凌侧试系统 己被国家环
境保护局编入了 “ 生物监测规范 (水环境部分 ) ” 并正在全国推广应用 。 为使蚕豆这一
生物测试材料能用于空气污染 的监测 , 我们特对它的叶细施微核试验方法以及叶与权尖
细胞微核效应的相关性进行了研究 , 试图为利用蚕豆叶尖细脆微核测定监测空气和土坡
污染提供基本实验方法和理论基础 。
1 材料与方法
1
.
1 实验材料
松滋青皮豆 味 ’ 。
1
.
2 试 验方法
( 1) 浸种催 芽与砂培 浸种催芽按文献口 、 2〕的方法 , 待初生根长至 2~ 3 c m 时 , 将
发芽的种子移入盛有砂 的烧杯内砂培 (砂经自来水冲洗 , 高压消毒 ) , 4~ 5天后 , 蚕 一住
幼苗长出 2、 3片真叶 , 供试验用 。
( 2) 处理与修 复 分别配制不同离子浓度的C r o l 3 · 6 H ZO 与 C心 3溶液 : 0 . 0 5 拜 g / m l ,
0
.肠 、 0 . 5 、 5 肠 g / m l , 水溶液各 1加ml 。 轻取沙培中的幼苗 , 用 自来 水 冲洗 干净 , 选取
根与真叶发育良好 、 生长较一致的蚕豆幼苗放入盛有不同浓度处理液的培芒皿中 , 每皿
6、 8拉 , 处理 4 小时 (叶不能接触处理液 ) 。 试验对照组用自来 水处理 。 所有试验组处
理后 , 用 自来水冲洗 , 以终止染毒 , 再修复20 小时 。
( 3) 染 色与压片 初生根尖的染色与压片按实验室常规方法 〔’调 。 叶片经 C ar on y ` s
液固定后 , 室温下用酒精 ,盐酸 = 1 : 1 , 水解 2 ~ 3分钟 , 蒸馏水洗净保存 (可置于 4 O C 冰
本文 1 9 88一 0 3一 1 1收到 。
国家自然科学基金资助项 目 .
材 参加本项工作的还有本系 198 2级学生李虹 、 吴传兵 、 李学红 ,
第 1 期 陈光荣等: 蚕豆叶尖和根尖细胞微核 ( M C N )效应及其相关性研究
箱内 , 保存备用 ) 。 制片时取叶尖或叶基部分生组织约 Z m m置于载玻片上 , 用改良苯酚
品红染色 3 分钟 , 常规压片
( 4) 镜检与微核统 计 叶尖和根尖细胞微核的镜检与统计均按已提出 的 标 准 和方
法 ” 、 2 , 。 每一处理镜检六个不同根尖和叶尖 , 每片镜检 1州刃个细胞 , 统计其 M C N 筋 。
2 结果与讨论
2
.
1 不同的取材部位 、 化合物 、 浓度有不同的微核效应
从表 1 看到不同化合物 、 不同浓度的重金属铬离子诱发的蚕豆叶尖 、 根尖细胞的微
效应是不同的 。 对此 , 我们就这三因素的微核效应进行了多因素方差分析 (见表 2 ) ,
结果表明试验中显著的项 目只有主效应的取材部位 、 化合物 、 处理浓度和一级互作效应
的化合物 x 浓度等四项 , 其余皆不显著 。 由于 F 值的大小表示着这些项 目微核效应的大
小 , 故在上述有显著效应的项 目中 , 按其对诱发微核效应 的大水 , 可将次序排列为 : 化
表 1 盆金属铬诱发蚕豆叶尖 、 根尖细胞的微核效应
取材 处理化合物 C r离子浓 度 M C N 帕 了士 S E部位 和 g / m l
叶 自 来 水 e k 35 . 6 4 ( 6 . 6 4 、 4 . 2 2 、 7 . 69 、 5 . 7 7、 4 . 3 5 、 6 . 9 4 ) 5 . 9 4士 0 . 58
尖
1
C r C l
s
·
6 H : o 0
.
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.
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.
92
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.
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7
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1 1
.
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0
.
5 8 3
.
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.
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1 3
.
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1 4
.
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.
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1 3
.
59 ) 1 1 0
.
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5 9 6
.
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.
6 2
、
1 1
、
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1 7
.
7 5
、
1 1
.
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、
1 9
.
2 3
、
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.
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.
73 士 1 . 08
1 6
.
12 士 1 . 5 3
C r o
a { 7 1
.
1 5 ( 6
.
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、
2 3
.
2 5
、
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.
4 1
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.
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、
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.
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.
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.
8 6 ( 1 6
.
36
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1 4
.
2 ` 、 1 3 . 9 4 、 17 . 74 、 1 9 . 0 5 、 1 2 . 5 7 ) 15
.
6 5 士 1 . 0 1
0
.
0 5 1 2 5
.
5 3 ( 14
.
50
、
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.
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16
.
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、
2 3
.
35
、
2 7
.
9。 、 14 . 5 2 ) 2 0 . 9 7 士 2 . 76
0
.
5 16 3
.
8 6 ( 2 2
.
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、
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.
1 6
、
2 2
.
3 1
.
2 8
.
6 5
、
1 8
.
3 8
、
3 4
.
8 5 ) 2 7
.
3 1 士 3 . 08
5
根 自 来 水 C k 37 . 1 1 ( 5 . 73 、 5 . 9 4 、 5 . 8 5 、 6 . 0 2 、 7 . 9 4 、 5 . 6 3 ) 6 . 19士 0 . 3旧
尖
C r C I
。 · 6 H Z o 0
.
0 0 5 3 9
.
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.
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、 或. 8 3 、 7 . 8 0 、 7 . 5 1、 5 . 9 2 ) 6
.
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0
.
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.
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.
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.
4 1
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.
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.
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.
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.
57 士 0 . 8习
0
.
5 60
.
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.
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12
.
9 5
、
12
.
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5
.
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.
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.
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.
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.
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5 5 6
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.
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.
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、
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.
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.
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.
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5
.
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.
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C r o - 0
.
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.
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5 6
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.
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.
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.
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.
4 3 士 1 . 6勺
0
.
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.
4 1 ( 1 1
.
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、
1 5
.
9遵、 1 9 . 1 3 、 7 . 4 9 、 1 3 . 0 4 、 10 . 7 0 ) 1 3
.
4 0 士 1 . 9二
0
.
5 1 0 6
.
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.
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.
2 2
.
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.
2 7
.
3 4
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.
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.
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.
5 7 ) 1 7
.
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5 1 2 4
.
4 9 ( 2 4
.
1 5
、
1 0
.
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1 6
、
2 5
、
37
.
9 9
、
1 7
.
1 2
、
1 5
.
1 6 ) 2 0
.
7 5士 3 . 7〔
合物 > 处理浓度 > 取材部位 > 化合物 X 浓度 。 数据的统计分析说明了蚕豆叶细胞和我们
过去研究的根细胞 ` ’ 一 ` l一样 , 对不同的化合物 ( 9IJ 使是同一 C r离子的化合价不同的化合
物 ) 、 不同处理浓度 、 不同取材部位 (根和叶 ) 的微核效应也有明显的差异性 。 另外 ,
表 2 中还看到区组间差异不显著 , 表明试验具有良好的重复性 。 还要指出的是 , 本试验
华中师范大学学报 ( 自然科学版 ) 第 23 卷
衰 会 。 蚕豆取材部位 、 处理化合物 、 浓度三因素微核试验的方整分析
。 1
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区 、 组
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化合物 X 浓度
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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1 8 1 2
.
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.
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.
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中叶细胞的微核效应 , 即它的遗传物质的损伤是由于通过大量 的根毛细胞吸收代谢而转
运来的毒物在叶尖分生组织中积累所致 , 根和叶尖细胞之间的损伤差异 , 除上述原因外 ,
还可能表明叶细胞的微核效应比根尖细胞较为敏感 。 叶细胞所具有的这种微核效应的特
性、 提示我们利用叶细胞的微核测定可以作为坏境污染监测的一种方法 , 特别是用于检
侧空气和土壤污染方面 , 它将发挥出比根细胞微核测定更为有利的和适宜于应用的特点。
冬2 在一定浓度范围内 , 蚕豆叶尖细胞微核率与 C r离子浓度的增高呈正相关
从表 1 得到在C r + “和 C r + “ 离子的处理浓度范围内 , 随着浓度的递增 , 蚕豆叶尖 、 根
尖细胞的微核率也增那 。 经统计学分析 , 叶尖细胞的M C N筋与 C r + 。和 C r 十 。 离子浓度的回
归方程 (Y )和相关 系数 (哟分别是 : Y 一 9 . 23 + 1 . 4 5 x , 犷 二 0 . 7 67 ; Y 二 13 . 07 + 2 .邻劣 , r
二 0 . 7百。 根尖细胞的 M c N 编 与 c t + “ 和 c 。 ` “ 离子浓度的回归方程和相关系数分别是 :
Y 二 7 . 47 十 0
.
4 4二 , , 二 0 . 5 6 ; Y = 1 1 + 2 . 0 7: , r = 0 . 7 4 。 它表明叶尖细胞的微核率和根
尖细胞一样 , 也表现出相应的剂量效应 。 而且本试验研究的 rC 离子浓度剂量范围 又 是
根据 .我国现行公布的水质卫生标准设计的 ’ 7 一 “ , , 这表明在国家水质卫生标准规定的重金
属 rC 离子最高 容许浓度范围内 , 离子浓度与蚕豆叶尖细胞的微核率呈现正相关性 。 这
种微核的剂量效应特性提供了叶细胞微核测定和根尖微核测定一样能应用于检测和评价
化学诱变物和污染的可能 。
从表 1还可以看到不同化合价的铬离子诱导的微核效应不同 。 经和对照组比较 <云侧
验 , 见表 3 ) 的结果是 : C r 十“ 对根尖的微核效应 , 除最高的 6补 g /ml 浓度呈显著差异外 ,
其它三个浓度均表现差异不显著 ; 而 rC + “ 除最低浓度 0 . 0 5灿 g /ml 表现不显著外 , 其它三
个浓度均表现极显著性差异 。 对叶尖细胞的微核效应也得到类似结果 , 即在同一低浓度
0
.叨 5” g / 。 l时 , cr + “ 对叶细胞的微核效应与对照比差异不显著 , 而 C r + `却极显著吕另外 ,
表 2 的三因素方差分析也指出处理化合物间 (即 Cr 十 “与 Cr 十“ ) 微核效应的差异 性 为 极
显著 ( F 。 . 。 ; = 6 . 9 2 , 现实得 F ) F 。 . 。 ; , 故 , < 0 . 0 1) 。 因此 , 实验数据用不同处理方式
都指出 C , 十 . 的遗传毒性不论对根细胞还是叶细胞 的微核效应 , 都明显地高于 Cr 十“ 。 而
第 1 期 陈光荣等 : 蚕豆 叶尖和根尖细胞微核 ( M C 仗 ) 效应及其相关性研究
裹 3 Cr 十 “与C r+ “诱导 的微核率与对照组 的比较 冶
舞黔…一一耳笠理些华州二厂班华—一生凳全牢军缨片望州兰圳一三一止兰竺竺竺~当上业二一笋目万.}一)典肆二竺一{一州竺_ 一 {二里- {一卜二卫些}坚洲些斗粤尝答_ 巡生日堡查竺匕 竺邑刽坐星色巡邑{1 1竺星…刹 we es 一一哩 ~色查J竺星查巴垦里仁竺壁-根 { t }细 }— }—胞 } 显著度 } 0 . 3 4 6…一竺…竺…竺…{ 小显著 } 小显著 } 显著 } 1 . 3 0 8 } 3 6 8 4不显著 不显著 !极显著护 ~ 1 0 , t 0 . 0 。 = 2 . 2 2 8 , t o . o l = 3 . 1 6 9
且这一结果也和H is ak o O h no 等 10 8 2年用不同化合价Cr 离子诱导 中国仓鼠细胞的姊妹染
色单体交换 ( S C E ) 的研究结果相类似 【, ’ 、 ’ 2 , 。
2
.
3 蚕夏叶尖 和根尖细胞的微核效应间有良好的相关性
在前面我们已提到 , 本实验重金属铬离子的毒性相对来说 , 较直接作用于根 , 间接
作用于叶细胞 , 而微核效应却是叶细胞较为敏感 .。 即在同一种铬离子化合物 、 同一浓度
处理根尖 的情况下 , 叶尖细胞遗传物质受到的损伤所产生的微核率较高 (见图 i ) 。 那
么根尖和叶尖细胞的微核效应之间是否存在相关性呢 ? 对此将在同一化合物不同浓度下
处理的蚕豆根尖和叶尖细胞微核率的两组数据间作了相关分析 (图 2 、 图 3 ) 。 数据处理
说明在同一诱变剂处理蚕豆根尖时 , 根尖和叶尖细胞所产生的微核效应是正相 关 的 关
系 。 这一结论给我们的启示是 : 蚕豆叶尖细胞的微核测定不仅能代替根 尖细胞的微核侧
定 , 而且由于叶细胞能用于大气污染 的检测 , 它将比根尖细胞 的微核测定有更加广泛应
用的前景 。
() 广次, 0 . 0 0 5 0 . 0 5 0 . 弓
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。.、.锹二轰
C r + 3 石C r C I 。 · 6 H Z O ) 处理 C r + “ ( C r O 。 ) 处理
图 l 同一化合物不同浓度处理 下 , 、根和叶尖细胞微核率的比较
叶 尖细胞微核试验的初步研究成果 , 更川丰富了蚕豆这一测试 材料 的全面应用 。
l
气蚕豆细脸刀 N A含量多 , 染色体数目少且大 , , 因此环境诱变物对它的遗传物质的 损 伤
8 6 华中师范大学学报 ( 自然科学版 ) 第 2 3 卷
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图 2 C +r 3 处理根与叶尖细胞微核率的关系 图 3 C r 十 。处理根与叶尖细胞微核率的关系
较为敏感 , 特别是微核效应又易于观察 , 所以蚕豆作为检测环境毒物的测试材料 , 将是
一个很好的快速体内测试 系统 。
[ 1 1
[ 2 ]
[ 3 〕
[ 4 ]
[ 5 ]
[ 6 ]
〔 7 1
[ 8 〕
[ 9 〕
[ 10 1
[ 11 ]
[ 1 2 ]
今 考 文 献
陈光荣等 , 华中师院学报 ( 自然科学版 ) , 19 8 3 , 矢 69 、 75
金波等 , 华 中师院学报 ( 自然科学版 ) , 198峨, 2 : 1 01 、 108
陈光荣等 , 中国环境科学 , 19 8 5 , 5 ( 4 ) : 2、 7
陈光荣等 , 中国环境科学 , 1 9 5 6 , 6 ( 2 ) : 60、 6 3
沈光平等 , 遗传 , 2 9 55 , 7 ( z ) : 15、 17
王英彦高 , 中国环境科学 , 1 9 5 5 , 6 ( 2 ) : 19、 23 .
《 生活饮用水卫生标准 》 T J 一20 一76 , 1 97 6
《 工业 “ 工废 ” 排放试行标准 》 G B J 一峨一 7 3 , 19 73
《 工业企业设计卫生标准 》 T J一 3 6一 79 , 19 79
D e g r a s s i
,
E
.
e t a l
, 卫 “ ; a “ o ” 丑 。 : , 19 8 2 , 9 7 : 1 9、 3 3
H i s a k o o h n o e t a l
, 鱿“ 云a 岔` o ” 丑 e a , 10 3 : 1 4 1、 1 4 5
P a u l
,
N
.
C
.
e t a l二 砰 a ,。 ,· 舀 s e o a夕 e 平 o r k s , 19 7 2 , 1 19 ( 7 ) : 7 3~ 5 6
A S T UD Y ON M IC R ONU C L EU S E F F E C T O F
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LE A F T IP AND RO O T T IP C E L L S
AND C OR R E L AT IO N B E TW E E N T H EM IN V IC IA F AB A
C hen G u
a n g r o n g , Ji n B o
,
L i M i
n g , iL C h o n g g a o
( D e p a r tm e n t o f iB o l o g y
,
C en t
r a l C h i n a N o恤 a l U n i v e r s i t y , W u h a n )
A b s t r a c t T h
e r e s u l t s s t a t i s t i e a l a n a l y s i s s h o 节 e d t h a t a
e l a t i o n
q 让 e n c y ,
e x i s t s b e t w e e n t h e l e a f t i P a o d r o o t t i P e e l l s i n t h e
g o o d d i r e e t c o r r
-
m i e r o n u e l e u s f r e
-
w h i e五 1 5 i n d u e e d b y C r + 5 a n d C r + 6 i o n i e .
f a b a
价
W e t h e r e f o r e
t i P e e l l s t o s t 认d y
P r o P o s e d t o d e v e l o P a 口 i e r o n u e l e u s
a i r
, 5 0 11 P o l l u t e d d e t e e t i o n
.
T h i s
t e s t i n V i e i a
r e s e a r e h w i l l a b l e
l e a f
t Obe
P e r f e e t i t s a P P l i e a t i o n O n b i o l o g i e a l t e s t m a t e r i a l i n V i e i a f a b a
, a n d e a n d e v e l o P
t e e h n i q u e o f b i o l o g i e a l d e t e e t i o n
.
K e y w o r d s : V i e i a f a b a ; M i e r o n e l e u s t e s t ; B i o l o g i e a l m o n i t o r i n g