苄嘧磺隆与镉复合污染对水稻的毒害机理研究

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1、中国农业科学院硕士学位论文苄嘧磺隆与镉复合污染对水稻的毒害机理研究姓名：吴庆钰申请学位级别：硕士专业：生物物理学指导教师：杨俊诚20080501摘要针对磺酰脲类除草剂的广泛使用和重金属元素的不断释放及大面积污染，我国稻田土壤环境正在遭受苄嘧磺隆(Bensulfuron—methyl，BSM)jflI重金属Cd的复合污染威胁的现状，以及目前关于BSM和Cd对水稻植株的复合污染毒理学机制尚不清楚的突出问题，本研究以粤香占水稻和丰美占水稻为指示植物，从植株个体水平、细胞水平以及分子水平阐述BSM与Cd的复合污染对水稻植株的毒理学机制，不仅丰富和发展环境污染毒理

2、学理论，而且能够为控制污染、制定国家环境质量标准等方面提供重要科学依据。植株个体水平上的研究结果表明：随Cd2+浓度的增加，水稻生物量、叶绿素含量下降，过氧化氢酶活性降低，根系外渗液电导率升高，各处理间差异达极显著(p

3、，分析结果表明，水稻地上部Cd的浓度远低于根部Cd的浓度，后者是前者的6倍左右。在本实验条件下，当cd浓度为50mg·L1和300mg·L1时，0．1-0．2mg·L-1的BSM会显著降低水稻地上部和根部Cd含量(胙O．01)。而BSM浓度大于0．4mg．L-1时，水稻根部中cd含量显著上升(p<0．05)，地上部Cd含量无显著差异，这说明，高浓度BSM能够促进水稻根部对Cd的吸收但却抑制了cd从根部向地上部的迁移。由此可知，BSM在低浓度0．1-0．2mg．L-1时，能够缓解Cd对水稻的毒害作用；当BSM浓度达到0．6mg．L1，并与Cd2+共存时会对

4、水稻植株产生更严重的影响。利用扫描电镜与透射电镜在细胞水平上的研究结果表明：BSM和Cd复合污染能够破坏水稻根尖的细胞结构，使表皮细胞破裂，核彳一解体。由于受外界环境胁迫，水稻细胞内积聚了大量的酚类物质。并且在细胞壁的边缘以及内部沉积了一些未知物质，作者推测这有可能是BSM的降解产物与Cd形成的配合物。未加处理的水稻表皮细胞光滑无破损现象，但受BSM、Cd复合污染的水稻的表皮细胞有很多已经被破坏，表面粗糙。利用彗星实验、RAPD技术以及RT-PCR技术在分子水平上研究结果表明：Cd对水稻有很强的基冈毒性，能够破坏水稻基因组从而改变单细胞凝胶电泳图像以及R

5、APD图谱。BSM对水稻基因组也有一定损伤，但BSM在一定浓度范围内能够缓解Cd对水稻基冈组的损伤。OsMRP3在Cd和BSM单独存在时，在RNA水平上的表达量都没有显著上调，但当Cd与BSM共存时，OsMRP3的表达量显著提高。综合以上研究可知，BSM与Cd复合污染能够在植株个体、细胞以及分子水平上对水稻植株产生毒害作用，BSM在低浓度0．1-0．2mg．L-1时，能够缓解Cd对水稻的毒害作用；当BSM浓度达到0．6mg．L1，并并与Cd2+共存时会对水稻植株产生更严重的影响。OsMRP3只在BSM与Cd共存时表达量才有所上调。关键词：镉、苄嘧磺隆、水

6、稻、分子毒理AbstractFacingtheconditionsthatthesoilenvironmentunderthethreatenofBensulfuron—methyl(BSM)andcadmium(Cd)duetothewidelyusingofsulfonylureaherbicidesandthecontinuouslyreleasingofheavymetalelementsinourcountry,aswellasthetoxicitymechanismofBSMandCdstillremainingatantalizingbut

7、unsolvedpuzzle，thisstudyinvestigatedthetoxicitymechanismofthericeundertheco-contaminationofBSMandCdfromtheindividuallevel．cellularlevelandthemolecularlevelbyemployingthericeofFengMaizhanandYueXingzhanastheindicatorplants。Theresultscannotonlyenrichanddevelopthetoxicologicaltheorie

8、sofenvironmentalpollution，butalsoprovide