蚕豆根尖微核技术的方法学新论

虽然蚕豆根尖微核技术已是一个成熟规范的检测污染物遗传毒性的方法,但其中仍涉及一些重要的方法学问题值得深入探讨和研究。本文在图示正确观测蚕豆根尖细胞内微核和染色体畸变,如染色体断裂、丢失及染色体桥等的基础上,提出应该对蚕豆根尖分裂相细胞及其染色体畸变进行观测,以便更加准确、细致地反映污染物作用的剂量-效应关系和分子机制。同时还就该方法的其他重要问题提出了自己的观点,供同行们深入探讨和研究,使之不断完善,更好地服务于环境监测和风险评价等领域。     

韭菜根尖微核技术检测工业废水的初步研究

本文提出了韭菜(Allium tuberosum Rottler ex Spreng)根尖微核技术检测工业废水的方法.利用韭菜根尖微核技术检测了哈尔滨市10余种工业废水,获得较好效果.经统计分析,各采样点微核率(MCN‰)均明显高于对照组(F>F_(0.01),P<0.01).韭菜对各种工业废水的诱变反应较蚕豆敏感,韭菜MCN‰高达94‰,蚕豆为49‰.韭菜根尖微核技术具有微核效应良好 取材方便,方法简易,尤其适用于北方地区.     

三叶鬼针草对蚕豆根尖遗传毒性的研究

化感作用是外来植物成功入侵和快速扩散的机制之一,为了探讨入侵植物三叶鬼针草(Bidens pilosa L.)的化感作用机制,运用蚕豆根尖微核技术和植物切片技术,研究了不同质量浓度的三叶鬼针草水浸提液对蚕豆(Vicia faba L.)根尖细胞的遗传损伤和对根生长的影响。结果表明,三叶鬼针草水浸提液对蚕豆根尖细胞有丝分裂及生长产生不同程度的抑制和损伤,具有明显的遗传毒性。水浸提液对蚕豆根尖的影响存在显著的时间效应和质量浓度效应。经切片测量统计,水浸提液促进了成熟区细胞平周分裂,使根尖细胞层数增加;同时显著地抑制了细胞伸长,使根尖缩短,整体表现为使根尖加粗变短。三叶鬼针草水浸提液抑制了细胞有丝分裂的正常进行,并随着水浸提液质量分数的升高,分裂期细胞数目下降,微核率逐渐升高。本研究结果表明三叶鬼针草水溶性化感物质对植物的遗传稳定性及细胞形态结构具有一定的影响,三叶鬼针草的化感作用可能是其成功入侵的机制之一。     

蚕豆根尖微核试验在辣子草化感作用研究中的应用

运用蚕豆(Vicia faba L.)根尖细胞微核试验,研究入侵植物辣子草(Galinsoga parviflora Cav.)水浸提液的化感效应,结果表明,辣子草水浸提液具有一定的遗传毒性.在辣子草水浸提液作用下,蚕豆根尖细胞有丝分裂各时相受到影响,有丝分裂指数下降,微核率升高,细胞中出现了微核、染色体断片、染色体桥、染色体滞留等多种染色体畸变,辣子草水浸提液对蚕豆根尖的影响存在显著的时间效应和浓度效应.蚕豆根尖微核技术能较好的反映辣子草化感作用潜力,在评估入侵植物的化感作用方面具有较大的应用价值.     

SO2衍生物对蚕豆根尖细胞不同分裂阶段的遗传损伤

研究SO2体内衍生物-亚硫酸钠和亚硫酸氢钠混合液[c(Na2SO3):c(NaHSO3)=3:1]对蚕豆根尖细胞不同分裂时期的遗传损伤效应；结果表明：SO2衍生物（c=0.17-15.0mmolL^-1)诱发蚕豆根尖细胞遗传损伤在细胞分裂的不同阶段有不同的表现形式。间期异常主要是微核和核芽，分裂期异常包括微核，染色体断片，粘连及滞后等，研究结果表明：SO2衍生物处理组蚕豆根尖中，间期微核细胞数，分裂期具有染色体断裂，粘连或滞后的细胞数均明显多于对照组，而且易于观察分析，可以作为环境监测指标。     

农药氰戊菊酯和三氟氯氰菊酯对蚕豆根尖细胞的遗传损伤

采用蚕豆根尖微核技术研究了农药氰戊菊酯、三氟氯氰菊酯对蚕豆根尖细胞的遗传损伤.测定了不同浓度氰戊菊酯、三氟氯氰菊酯(5×10-10～5×10-2g·L-1)诱导下的蚕豆根尖细胞微核率、有丝分裂指数和染色体畸变率.结果表明,氰戊菊酯、三氟氯氰菊酯均能诱发较高的微核率,在一定浓度范围内,微核率随两种农药处理浓度的升高而增加,但随着处理浓度的进一步升高微核率反而呈下降趋势;两种农药均可使蚕豆根尖细胞有丝分裂指数增大;并能诱导蚕豆根尖细胞产生较高频率、多种类型的染色体畸变.氰戊菊酯和三氟氯氰菊酯对蚕豆根尖细胞具有明显的遗传毒性.     

农药乙蒜素和细菌溴腈对蚕豆根尖细胞的致畸效应

利用蚕豆根尖微核技术研究农药乙蒜素和细菌溴腈对蚕豆根尖细胞的遗传损伤,测定蚕豆根尖细胞的微核率、有丝分裂指数和染色体畸变率.结果表明:2种农药均能诱发较高频率的微核率、有丝分裂指数和染色体畸变率.在乙蒜素质量浓度为0.032～0.160 g·L-1范围内,微核率随浓度升高而升高,呈一定的剂量-效应关系(r=0.881 9,P≤0.01);而在细菌溴腈质量浓度为0.625～2.5 g·L-1范围内,微核率则呈先上升后下降的趋势.     

蚕豆根尖微核技术研究水体中铊的遗传毒性

铊(Tl)是剧毒的重金属元素.含铊矿产资源在开发利用过程中会释放铊,对生态环境和人体健康造成威胁.目前我国尚缺乏水环境中铊的安全标准.文章利用蚕豆根尖微核技术(Vicia faba-root tip cells micronucleus test)研究水体中铊的遗传毒性,为生态安全评价提供理论依据.结果表明:水体中铊含量在0～3 μg·L-1范围内,随铊含量的增加,蚕豆根尖微核率和污染指数逐渐加大.当铊含量为2.0、3.0 μg·L-1时,微核率分别为22.69‰和51.51‰,与空白对照差异极显著(P<0.01),而且污染指数分别为3.80和8.63;铊对蚕豆根尖细胞分裂的作用规律不明显,在铊含量为0.3 μg·L-1时,蚕豆根尖细胞分裂受到显著抑制(P<0.05),但随铊含量的增加,根尖细胞分裂并无显著影响.根据统计结果及污染指数,初步确定水体中铊含量1.0 μg·L-1为安全含量,铊含量在2.0 μg·L-1以上时为重度污染.     

亚硒酸盐对蚕豆根尖细胞的遗传损伤效应

采用蚕豆根尖微核实验和姊妹染色单体交换实验，研究亚硒酸盐的遗传损伤效应．结果表明：0．1～50．0μg／g的亚硒酸氢钠(NaHSeO3)处理12h可诱发蚕豆根尖细胞遗传损伤，导致根尖细胞有丝分裂指数下降，间期具有微核的细胞数显著增多，姐妹染色单体交换(SCE)频率明显增高；且根尖微核细胞率与处理浓度间具有正相关，分裂指数与处理浓度间呈负线性相关，分裂指数与微核率之间表现负相关．研究结果提示：硒能破坏生物的遗传稳定性，职业接触或饮食补硒时应避免其毒害作用．图1表4参17     

铝对蚕豆根尖细胞的遗传损伤

铝作为土壤主要元素之一,是酸性条件下影响植物生长发育的一个主要原因。为进一步探讨酸性条件下铝对植物细胞的毒性作用机理,文章以蚕豆(ViciafabaL.)为材料,研究了不同酸度(pH4.5和pH5.8)的三氯化铝对根尖细胞的遗传损伤作用。结果表明,pH5.8和pH4.5的铝处理(0.03~50mmol·L-1)组中根尖细胞分裂指数呈浓度依赖性降低,微核细胞数显著增加。相同铝浓度时,pH4.5组的分裂指数低于pH5.8组,微核率高于后者。此外,铝处理能诱发根尖细胞核固缩,固缩率随酸度增强和铝浓度增大而增高。研究结果表明,三氯化铝对蚕豆根尖细胞具有遗传损伤作用,酸性增强时铝的毒性作用增强。     

纳米银污染对蚕豆根尖微核率影响及评价研究

近年来国际上对银系抗菌材料的研究非常活跃,甚至提倡用纳米粒子净化水源。但水体中纳米银浓度达到何种程度会对生物细胞产生危害至今未见相关研究报道。本文利用蚕豆(Vicia faba L.)根尖微核技术研究水体中纳米银的遗传毒性,以期为纳米银的生态安全评价提供理论依据。将不同浓度的纳米银溶液对蚕豆根尖细胞微核率进行了多重比较,以P0.01作为差异有显著统计学意义的判断标准来确定纳米银浓度差异的显著性。并根据《全国生物技术监测规范——蚕豆根尖微核技术》所规定的污染指数划分标准,就蚕豆根尖对水体中纳米银污染程度进行评价。当水体中纳米银质量浓度为5μg·m L~(-1)时,微核率3.33‰,污染指数1.11,该纳米银质量浓度与空白对照组无极显著性差别,参考污染指数划分标准和评价方法,为基本无污染;当水体中纳米银质量浓度为50μg·mL~(-1)时,微核率为4.67‰,污染指数1.56,污染程度为轻度污染。随水体纳米银含量的增加,蚕豆根尖微核率和污染指数逐渐加大。当纳米银质量浓度为100和150μg·mL~(-1)时,微核率分别为6.67‰和10.67‰,污染指数分别为2.22和3.56,污染程度分别为中度污染和重度污染。多重比较显示,虽然纳米银质量浓度分别为5和50μg·mL~(-1)在微核率上差异未达极显著水平,但纳米银质量浓度50μg·mL~(-1)与空白对照组相比差异已经达极显著了。据此推断,当水体中纳米银质量浓度超出50μg·mL~(-1)时,会对生物细胞产生毒性效应。     

模拟酸雨及Al3+共同作用对蚕豆根尖细胞的遗传损伤

以蚕豆为材料,研究了模拟酸雨及酸雨与铝共同作用的细胞遗传学效应.结果表明,根尖细胞有丝分裂指数随Al3 浓度的升高和环境酸度的增强而下降;处理组细胞中出现了多种染色体异常,如染色体粘连、滞后及断裂等.模拟酸雨及其与低浓度Al3 (3mg/L)共同作用时可诱发蚕豆根尖细胞微核,其中pH4.5组微核率高于pH3.5组.模拟酸雨与高浓度的Al3 (10～180mg/L)复合处理可引起根尖细胞固缩,固缩率随Al3 浓度增加和pH降低而增高.研究结果表明,pH4.5和pH3.5的模拟酸雨和Al3 对蚕豆根尖细胞具有遗传损伤作用,其效应与Al3 浓度和环境酸度有关.     

常乐稀土复合肥对玉米（Zea may L.）的细胞毒性和遗传毒性效应

为了研究常乐稀土多元复合肥对主要农作物--玉米(Zea mays L.)是否产生细胞毒性和遗传毒性效应,采用不同梯度质量浓度的稀土复合肥溶液对玉米进行处理,观察其根尖生长状况,统计分析细胞死亡率、微核率、有丝分裂指数以及对细胞DNA的损伤情况.结果表明,质量浓度为10mg·L-1以下时,常乐稀土复合肥能够促进玉米根尖的生长,100mg·L-1以上时抑制根尖生长;随着试验浓度的递增,细胞死亡率、微核率、DNA损伤率逐渐上升并具有正相关性,表现出明显的剂量-效应关系,而有丝分裂指数却随着浓度的增加逐渐下降.以上结果表明,常乐稀土复合肥对玉米确有一定的细胞毒性和遗传毒性效应,其细胞毒性阈值和遗传毒性阈值皆为100mg·L-1.     

微核技术监测环境材料的筛选——12个不同品种蚕豆根尖对铅离子的微核效应

物理或化学诱变剂对有丝分裂状态下的根尖分生区细胞有诱导染色体畸变的作用,可能出现微核(MCN)。由于微核出现率与诱变因子强弱成正比,因此,可以用来监测和评价环境。本文通过12个不同品种的蚕豆对铅离子微核效应的比较,介绍材料筛选的方法,并结合实验对用微核出现率对水质分等以及水质污染指数等概念开展一些讨论。     

武汉地表水对蚕豆根尖细胞微核的影响

采用蚕豆Vicia faba根尖微核检测技术对武汉市主要地表水(河流、湖泊)的污染情况进行了研究.分别于东湖、西北湖和长江武汉江段共12个位点进行水样采集,以源水直接处理蚕豆根尖,检测各组水样对蚕豆根尖细胞形成微核的诱导效应.结果表明,各水样处理蚕豆根尖细胞后微核率在2‰～10‰之间,其中,4个样点水样可显著诱导蚕豆根尖细胞形成微核(P＜0.05),水样污染达到中度污染水平.表明该市地表水中存在一定致突变性,具有明显的遗传毒性;同时,这些污染较为严重的样点主要分布于水体流动性较差的湖泊中,因此,水体流动性的增加可有效改善湖泊水质.     

模拟酸雨及A1^3＋共同作用对蚕豆根尖细胞的遗传损伤

以蚕豆为材料，研究了模拟酸雨及酸雨与铝共同作用的细胞遗传学效应．结果表明，根尖细胞有丝分裂指数随Al^3＋浓度的升高和环境酸度的增强而下降；处理组细胞中出现了多种染色体异常，如染色体粘连、滞后及断裂等．模拟酸雨及其与低浓度Al^3＋（3mg／L）共同作用时可诱发蚕豆根尖细胞微核，其中pH4．5组微核率高于pH3．5组．模拟酸雨与高浓度的Al^3＋（10～180mg／L）复合处理可引起根尖细胞固缩，固缩率随Al^3＋浓度增加和pH降低而增高．研究结果表明，pH4．5和pH3．5的模拟酸雨和Al^3＋对蚕豆根尖细胞具有遗传损伤作用，其效应与Al^3＋浓度和环境酸度有关．     

链格孢菌毒素细交链孢菌酮酸对蚕豆根尖细胞微核和有丝分裂的影响

利用蚕豆根尖为材料,研究了链格孢菌毒素细交链孢菌酮酸对细胞微核和有丝分裂的影响,以评价其细胞遗传毒性.结果表明,当浓度为12.5～50μg/mL时,细交链孢菌酮酸对蚕豆根尖细胞微核率和有丝分裂指数不产生显著影响,微核率低于3‰,有丝分裂指数超过9.5%.浓度升高到100～400μg/mL时,细交链孢菌酮酸使蚕豆根尖细胞微核率显著升高,有丝分裂指数显著下降,其中,400μg/mL时,微核率高达36.01‰,有丝分裂指数仅为1.90%.当细交链孢菌酮酸浓度为12.5～100μg/mL时,与对照相比,蚕豆根尖细胞多核仁率无显著差异,多核仁率低于3‰;浓度升高到200～400μg/mL时,细胞多核仁率显著升高,400μg/mL时,多核仁率高达26.10‰.     

氚水对蚕豆根尖的诱变效应

通过蚕豆根尖细胞微核率的变化来研究氚水β射线的对蚕豆根尖的诱变效应,探索微核率作为测定氚水引起细胞损伤指标的可能性.将蚕豆根尖置于不同活度的氚水中培养24 h后,收获蚕豆根尖细胞得到与氚水作用后细胞微核率并将实验结果进行回归方程拟合,得到HTOβ射线的最佳回归方程是Y=0.90+4.64x,细胞微核剂量-效应关系符合线性拟合方程.得到相对60Coγ射线,氚水(HTO)β射线诱发微核的相对生物效应(Relative biological effectiveness RBE)值在0.57—1.43之间.在所研究的较低剂量范围0—2 Gy以内,HTOβ射线对生物体的作用更加明显;微核的产生主要是由于在低剂量情况下HTOβ射线在一个电离辐射径迹上使两个染色单体各产生一个损伤的效率更高.     

涕灭威及其有毒代谢产物对DNA潜在损伤研究

采用生物遗传监测系统,研究了涕灭威及其两个有毒代谢产物(涕灭威亚砜,涕灭威砜)对蚕豆及大蒜根尖细胞微核率的影响,以及对小牛胸腺DNA的加合作用．结果表明,两种植物根尖细胞微核试验测得的高浓度剂量诱导的微核率与对照组相比有显著性差异(p<0．05),说明涕灭威、涕灭威亚砜及涕灭威砜可能对蚕豆及大蒜根尖细胞有致突变性．并且配对资料差异的显著性检验表明,蚕豆根尖微核试验的敏感性明显高于大蒜根尖微核试验的敏感性．涕灭威及其两个有毒代谢产物与小牛胸腺DNA结合引起吸收光谱波峰的移位,而且存在着剂量关系,说明涕灭威、涕灭威亚砜及涕灭威砜可能对小牛胸腺DNA造成加合作用．     

水体中铊对泥鳅外周血红细胞的遗传毒性

铊(T1)是剧毒的重金属元素.含铊矿产资源在开发利用过程中会释放铊,对生态环境和人体健康造成威胁.目前我国尚缺乏水环境中铊的安全标准.利用泥鳅Misgurnus anguillicaudatus红细胞微核技术研究水体中铊的遗传毒性.结果表明:水体中铊含量在0～1 μg·L-1范围内,随铊质量浓度的增加,泥鳅红细胞产生微核以及核突起、凹陷等各种核异常现象;微核率、核异常率及核空泡率等3项指标随铊质量浓度升高而升高,且呈显著或极显著正相关.这3项指标作为铊胁迫下泥鳅红细胞毒害程度的依据具有可行性.当水体铊质量浓度为0.3 μg·L-1时,微核率、核异常率及核空泡率均极显著高于对照.将铊质量浓度0.3 μg·L-1作为泥鳅红细胞发生突变的阈值.