污染物的生态毒理效应.ppt

污染物的生态毒理效应 朱莉萍 李敏敏 讲解内容： 铅铜离子胁迫对小麦种子萌发的生态毒理效应 引言 随着人类的工业化、一系列金属矿床的开采和冶炼、污灌及使用淤泥，重金属对土壤的污染已经成 为一个越来越严重的问题。据统计，我国耕地因重金 属而造成污染的面积接近2000万公顷，约占总耕地面积的1／5。小麦是我国主要粮食作物之一，土壤 受到重金属的污染对小麦出苗和生长构成严重威 胁，降低了小麦的产量和品质。因此，研究重金属对小麦的生态毒理效应具有重要的意义。 铅铜离子的危害 铅(Ph)是一种有毒的重金属。过量的Ph不仅阻碍植物生长发育，降低产量和质量，还可通过食物链的富集严重损害人的神经、消化、免疫和生殖系统。 铜(cu)是植物生长必需的微量元素之一，但Cu含量过高会影响植物的生长，造成人畜及其它生物发生铜慢性中毒。 1.实验材料：小麦种子、Pb(N03) 和 CuSO4 .5H2O 2.试验方法:2.1 种子萌发实验,共设5个浓度,每个浓度设 3个重复，每个培养皿中有100粒种子，如下表所示: 3 结果与分析 3.1 发芽率和发芽指数 在Pb2+和Cu2+的胁迫下，小麦种子的萌发反应不同(表1) 实验结果与分析 表1 Pb 和C 对小麦种子萌发的影响 注:*和**分别表示在0.05和0.01水平下显著,下表同: 3．2 根长和芽长 5天后，测定小麦种子根的生长状况和小麦幼苗的第一片真叶长度，其结果如下表： 表2 Pb2+和Cu2+对小麦幼苗伸长生长的影响 3.3 幼苗的生物量 5天后，测定其根干重和芽干重，即为幼苗的生物量。其结果如下表： 表3 pb2+和cu2+对小麦幼苗干物质的影响 3.4 a-淀粉酶活性 萌发5 天后，测定小麦种子的a-淀粉酶活性，所测结果如下图所示： Pb2+和Cu2+对小麦a-淀粉酶活性的影响 4 讨论 种子萌发试验证明，Pb2+、Cu2+对小麦种子的萌 发具有低浓度下的刺激效应和高浓度下的抑制效 应。对幼苗苗长具有一个胁迫初期低浓度下的刺激 效应，随着胁迫的增强，刺激效应逐渐转为抑制效 应，且抑制率随浓度的增加而增大。 由上述实验结果表明： pb2+、Cu2+对小麦根生长的抑制比芽生长显著，这是因为重金属与植物作用时，总是最先接触到根部，根细胞壁中存在大量交换位点，能将重金属离子固定在这些位点上，从而阻止重金属离子进一步向地上部分转移，因此根部受害比茎叶部受害更严重。 由a-淀粉酶活性实验的结果表明： 低浓度pb2+、Cu2+对小麦种子的a-淀粉酶活性活性有促进作用，淀粉酶活性增强，能促进淀粉的分解，为种子萌发提供物质和能量，增强种子内贮存物质的分解代谢能力。但当浓度增加时，酶活力明显降低，这样就抑制了种子贮存物质的分解，同时也影响物质的合成，对植物细胞增加产生毒害，导致种子萌发过程中能量产生和利用率降低。推测Pb2+ 、Cu2+ 过抑制a-淀粉酶活性而抑制了小麦种子的萌发和其幼苗的生长，使其表现出根和茎叶的长度增加速度降低。 小结 在实际生产中，往往是多种元素交互作用产生的胁迫影响小麦生长情况，因此对于pb2+、Cu2+ 及不同浓度的交互作用对小麦萌发状况的影响还需进一步研究。 参考文献 时唯伟,金海燕,罗大民,等.铅铜离子胁迫对小麦种子萌发的生态毒理效应【J】.上海交通大学学报,2009,27(3):196~199. * * 100 50 10 5 0.5 Cu2+ 100 50 10 5 0.5 Pb2+ 5 4 3 2 1 浓度(mg/l) 2.2 测试方法 在种子培养的第3天开始记录每天的发芽数(以长出胚芽为萌发的标准)，到第5天试验结束时，统计发芽率。并在每种试剂浓度中随机选取20株苗测量芽长，最长根的长度及20株根和芽的总鲜重，然后测定干重(先100℃下烘干2 h，然后在75℃下持续烘干12 h)。采用3,5一二硝基水杨酸法测定a-淀粉酶的活性。 3,5一二硝基 水杨酸法 称取发芽小麦种子l g，加2 mL蒸馏水 研磨成匀浆状，用6 mL蒸馏水分次将残渣洗入离心管，室温下放置l5～2O min，每隔数分钟搅动几次，98 转／min离心l0min后，收集上清液，定容至100 mL。取上清液l mL于70℃ 中水浴l5 min，灭活B一淀粉酶，然后加入lmL l％的淀粉溶液，在40℃水浴中准确保温5 min。然后迅速加入2 mL 3,5一二硝基水杨酸终止反应。取出后沸水浴中煮沸5 min，然后流水冷却，定容至20mL，于540 nm处比色