小麦对氧乐果和1,2,4-三氯苯响应的生物学机理

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【目的】本论文在模拟氧乐果和1,2,4一三氯苯在小麦根系累积的条件下,探讨小麦对可降解有机污染物氧乐果和持久性有机污染1,2,4一三氯苯的生物学响应机理。主要研究氧乐果和1,2,4一三氯苯胁迫下小麦生物量、光合特性、细胞膜稳定性、保护酶系统、抗氧化剂含量、膜质过氧化作用、植物体内渗透调节物质和根系的损伤程度以及氧乐果在小麦叶片中的含量变化。以期揭示小麦在可降解有机污染物氧乐果和持久性有机污染1,2,4一三氯苯胁迫下生理变化的异同点及特异性,为农田污染物控制、食品安全和生态安全服务。【方法】本研究通过水培试验,在人工气候室内研究了5个浓度的氧乐果(0、0.1、1.0、5.0和10.0g/L)和1,2,4-三氯苯(0、10、20、40和80 mg/L)对小麦苗期生理活动的影响。供试小麦品种为新冬17号(Triticum aestivum L. cv. Xindong No.17),采用略有修改的Hoagland营养液培养,每天通气8小时,每5天换一次营养液。选取催芽后长势一致的小麦幼苗采用1/2 Hoagland营养液培养3天,然后换为全Hoagland营养液培养10天后加氧乐果和1,2,4一三氯苯处理,其中氧乐果处理1,3,5,7天后取样,1,2,4一三氯苯处理7天取样。样品保存在-70℃超低温冰箱中待测。【结果】1)氧乐果和1,2,4一三氯苯均会使小麦的地上部鲜重和可溶性蛋白含量显著下降,并呈现一定得浓度一效应关系,此外,随着处理天数的增加,氧乐果对小麦的地上部鲜重和可溶性蛋白含量还呈现一定得时间-效应关系。且低浓度的1,2,4一三氯苯就会对小麦的地上部鲜重和可溶性蛋白含量产生显著的影响。2)氧乐果和1,2,4一三氯苯均会使小麦叶片叶绿素含量和类胡萝卜素含量下降,同样呈现一定得浓度一效应关系。此外,小麦叶片叶绿素含量和类胡萝卜素含量还与氧乐果处理呈现一定的时间-效应关系。较低浓度的1,2,4一三氯苯还会对叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a/b、叶绿素总量和类胡萝卜素含量产生显著影响。3)氧乐果和1,2,4一三氯苯均会使小麦体内丙二醛含量和可溶性糖含量显著增加。且氧乐果胁迫下小麦体内的脯氨酸含量随氧乐果浓度和处理天数的增加而显著增加。此外,1,2,4一三氯苯还使小麦片质膜透性增加,通过埃文斯蓝染色可见,1,2,4一三氯苯对小麦根系的损伤随着1,2,4一三氯苯浓度的增加而不断加重。4)在氧乐果胁迫下,小麦叶片和根系的保护酶(SOD、POD、CAT、APX和GR)活性均呈现先上升,后下降的趋势。小麦叶片中的SOD、POD、APX和GR活性在5.0g/L氧乐果处理时达到最大。而小麦根系中SOD、POD和CAT活性在1.0 g/L氧乐果处理时就已达到最大值。在1,2,4-三氯苯胁迫下,小麦叶片中的保护酶(SOD、POD、CAT、APX和GR)活性持续升高,且在80 mg/L1,2,4三氯苯处理时达到最大:但小麦根系中的保护酶(SOD、POD、CAT、APX和GR)活性却呈现先上升,后下降的趋势,且根系中的保护没酶活性在20 mg/L TCB处理时就已达到最大值。1,2,4-三氯苯还会使小麦根系中的超氧阴离子产生速率呈现先上升,后下降的趋势,但叶片中的超氧阴离子产生速率基本不受1,2,4-三氯苯的影响。5)1,2,4-三氯苯胁迫会使小麦根系中的AsA含量和小麦体内的GSH含量随着TCB浓度的升高而不断升高,并呈现一定的浓度-效应关系。但小麦叶片中的AsA含量却随着TCB浓度的增加而有所下降。6)模拟氧乐果在根系累积的条件下,小麦叶片中的氧乐果含量与氧乐果处理的浓度成正比。且随着处理天数的增加,氧乐果在小麦叶片中的累积速率逐渐下降。7)与氧乐果胁迫相比,小麦对1,2,4-三氯苯胁迫更为敏感,10 mg/L的1,2,4-三氯苯就会对小麦的正常生长产生显著的影响。且氧乐果和1,2,4-三氯苯对小麦根系的损伤明显大于叶片。8)氧乐果和1,2,-4三氯苯对小麦产生伤害的主要途径均为氧乐果和1,2,4-三氯苯干预小麦脂质过氧化作用,使得小麦受到活性氧自由基的伤害。[结论]在模拟氧乐果和1,2,4-三氯苯在根系累积的条件下,随着氧乐果和1,2,4-三氯苯处理浓度的升高,氧乐果和1,2,4-三氯苯均会对小麦的生长和正常生理活动产生一定的影响。其中较低浓度的氧乐果对小麦正常生长和生理活动的影响不大,但较低浓度的1,2,4-三氯苯却会对小麦产生显著的伤害。并且小麦叶片和根系对氧乐果和1,2,4-三氯苯的响应机制有所不同。小麦对氧乐果和1,2,4-三氯苯胁迫的生理学响应也存在一定得差异。
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