苯胺对大蒜根尖细胞的遗传损伤效应

刘瑞祥　 胡凤英　 秦永燕等

摘要 [目的]研究苯胺對大蒜根尖细胞的遗传损伤效应。[方法]以不同浓度的苯胺为诱变剂，研究苯胺对大蒜根尖细胞的遗传毒性效应。[结果]随着苯胺处理浓度的增加，细胞有丝分裂指数呈下降趋势，并出现微核、双核、桥和断片等染色体畸变现象，且各畸变率呈上升趋势。[结论]苯胺是一种染色体诱变剂，具有一定的遗传毒性效应。

关键词 苯胺；大蒜；有丝分裂指数；染色体畸变

中图分类号 S633.4 文献标识码

A 文章编号 0517-6611（2014）08-02267-02

Genetic Damage of Aniline on Root Tip Cells of Allium sativum

LIU Ruixiang et al （Department of Biology Science and Technology， Changzhi College， Changzhi， Shanxi 046011）

Abstract [Objective] The aim is to investigate the genotoxicity of aniline on root tip cells of Allium sativum. [Method] Using different concentrations of aniline as mutagenic substance， the genotoxicity of aniline on root tip cells of Allium sativum was studied. [Result] The results showed that aniline with all concentrations significantly decreased the mitotic index. With the concentration increasing， the cell mitotic index showed a decreasing trend， and the emergence of micronucleus， dual core， bridges and fragments of chromosomal aberration phenomenon， and the distortion rate showed an increasing trend. [Conclusion] It can be concluded that aniline is a chromosomal mutagen and has the genetic toxicity to the cells of Allium sativum root tip.

Key words Aniline； Allium sativum； Mitotic index； Chromosomal aberration

苯胺是石油化工及合成工业的重要原料和中间体，市场需求带动产量逐步提高，由此排放到环境中的苯胺也在逐年增加。苯胺容易被人体吸收，直接作用于肝细胞，引起中毒性肝病；也可因大量溶血作用破坏红细胞，血红蛋白及含铁血黄素等沉积于肝脏而引起肝损[1]。苯胺对植物的遗传损伤主要表现为根尖有丝分裂过程中染色体的畸变，例如微核、染色体桥、断片等[2]。笔者通过大蒜根尖细胞微核技术，研究不同浓度苯胺溶液对大蒜根尖细胞分裂指数、微核率、双核率、断片率及桥率的影响，以期阐明苯胺对大蒜细胞的遗传毒性效应，为植物体监测环境污染提供一定的科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料 大蒜，购自长治市景家庄农贸市场。

1.2 方法

1.2.1 苯胺溶液的制备。苯胺为分析纯，微溶于水，易溶于乙醇，经预试验后，选用浓度95%乙醇为溶剂配置母液，然后逐级稀释成浓度为10.0、5.0、2.5、1.0何0.5 mg/L的溶液，备用。

1.2.2 试验处理与分组。大蒜去皮后用水冲洗干净，基部浸入盛有蒸馏水的烧杯中，于25 ℃恒温箱培养，每隔12 h换水1次，待根尖长到1.0～1.5 cm时即可用于毒性试验。选取根长基本一致的大蒜随机分成7组，每组5～8个，分别置于浓度为0.5、1.0、2.5、5.0、10.0 mg/L的苯胺溶液中染毒，处理6 h，然后蒸馏水冲洗2～3次，再转入蒸馏水中恢复培养24 h，并设浓度95%乙醇处理为溶剂对照，同时用蒸馏水作为阴性对照。取不同处理组的大蒜根尖于卡诺氏固定液中固定12～24 h，然后转入浓度70%的乙醇中，4 ℃保存，备用。

1.2.3 试验指标的测定。试验前取出保存的根尖用蒸馏水冲洗2～3次，换入HCl解离，Schiff试剂染色，常规制片，镜检观察。每个处理组用MoticBA300数码显微镜观察5个根尖，每个根尖约1 000个细胞。统计每个根尖中的分裂细胞数及微核、双核、断片、桥等异常现象。按下列公式计算大蒜根尖细胞分裂指数、微核率、双核率、断片率及染色体桥率：分裂指数（%）=分裂期细胞数/观察细胞总数×100；微核率（‰）=微核细胞数/观察细胞总数×1 000；双核率（‰）=双核细胞数/观察细胞总数×1 000；断片率（‰）=断片细胞数/观察细胞数×1 000；染色体桥率（‰）=染色体桥细胞数/观察细胞数×1 000。

1.2.4 数据处理。所有数据使用SPSS17.0软件进行统计分析，以“±S”表示，采用t检验，检测不同浓度处理组与对照组之间的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 苯胺对大蒜根尖细胞有丝分裂的影响 由表1可知，在试验浓度范围内，不同浓度的苯胺能够引起大蒜根尖细胞有丝分裂滞后和有丝分裂指数降低。t检验分析表明，各处理组与对照组均呈现极显著差异（P<0.01），说明苯胺对大蒜根尖细胞有丝分裂影响较大。

图1显示，当苯胺溶液浓度在0.5～5.0 mg/L时，细胞分裂指数的下降趋势较平缓；大蒜根尖经高浓度苯胺（10 mg/L）处理后，与阴性对照相比，细胞分裂指数的下降率为90.55%，反映出高浓度的苯胺能显著抑制大蒜根尖细胞分裂。

2.2 苯胺对大蒜根尖细胞染色体畸变的诱导效应 不同浓度的苯胺溶液处理大蒜根尖后，均产生如微核、双核、断片、桥等染色体畸变现象。随着处理浓度的增加，微核率、双核率、断片率和桥率都呈现上升趋势，但上升幅度不同，其中微核率上升的幅度最大，断片率最小。

图2表明，苯胺溶液浓度低于2.5 mg/L时，大蒜根尖细胞的微核率、双核率、断片率和桥率上升幅度较为缓慢；当苯胺溶液浓度超过2.5 mg/L时，微核率和双核率出现急剧上升趋势；当苯胺溶液浓度为10.0 mg/L时，微核率最高，为34.38‰；双核率次之，为19.60‰，断片率和桥率均低于10.0‰。经t检验可知，微核率各处理组与对照组相比，均呈现差异极显著（P<0.01）；当苯胺溶液浓度为0.5 mg/L时，双核率和断片率差异不显著（P>0.05），苯胺溶液浓度在2.5～10.0 mg/L范围内，双核率、断片率和桥率均呈现极显著差异（P<0.01），说明苯胺对大蒜根尖染色体有明显的致畸效应。

图2 苯胺对大蒜根尖细胞染色体畸变的影响

3 结论与讨论

在试验浓度范围内，随着处理浓度的增加，苯胺能明显抑制大蒜根尖细胞的有丝分裂。有学者认为硒、铝、铅等降低植物有丝分裂指数的原因是抑制了细胞DNA的复制及蛋白质的合成，使细胞不能进入下一次的分裂期，从而降低有丝分裂指数[3-4]。因此，随着苯胺处理浓度的增加，在单位时间内，高浓度的苯胺在大蒜根尖细胞积累越多，对细胞的有丝分裂抑制越明显，毒性效应越强，可能是随苯胺在体内的积累，抑制了细胞有丝分裂相关蛋白的合成以及蛋白与DNA的结合，从而阻碍细胞周期的运行，导致有丝分裂下降。

苯胺可使大蒜根尖细胞产生微核、双核、断片和桥等染色体畸变现象，表明苯胺具有一定的遗传毒性。微核、断片和桥等染色体畸变现象是由于遗传毒性物质使染色体发生断裂和粘连，在有丝分裂后期形成桥和断片，当细胞进入下一次分裂时，染色体断片不能随着有丝分裂进入子细胞，从而在胞浆中形成一个或数个小核，简称微核[5]。双核细胞的形成与微管和微丝的形成和解聚的动态平衡有关[6]。通过观察双核细胞同时计数其微核发生率，二者所体现的高度一致性保证了观察结果的准确性[7-9]。试验结果表明，随着苯胺处理浓度的增加，微核率与双核细胞的变化趋势基本一致。因此，苯胺引起大蒜根尖细胞染色体畸变现象的原因可能是苯胺一方面直接作用于DNA，使其产生粘连，断裂等现象；另一方面苯胺间接作用于与有丝分裂相关的分裂器，如纺锤丝和一些与细胞分裂有关的蛋白如微管和微丝进行破坏，造成了细胞分裂中染色体行为的不同步化，从而影响了大蒜根尖细胞的正常分裂，致使染色体畸变的发生。

尽管苯胺引起植物染色体畸变的机理尚不清楚，但试验中苯胺处理大蒜根尖细胞导致大蒜根尖细胞分裂指数下降，根尖细胞的微核率、双核率、断片率和桥率明显增高。这几项指标从不同角度显示了苯胺对大蒜根尖细胞的遗传损伤效应，表明苯胺是一种染色体诱变剂，可诱发染色体发生断裂从而形成微核，同时也是一种胞质分裂阻滞剂，打乱微管和微丝的形成和解聚的动态平衡，抑制细胞分裂，形成双核细胞。所以，能够利用大蒜根尖细胞遗传损伤作用监测环境中苯胺及其化合物的污染，与其他监测方法相比，具有经济简便和试验周期短，并易于在受控条件下進行，以及可以确切反映出某些因素对遗传物质的损伤效应等优点。

参考文献

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