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文檔簡介
1、多環(huán)芳烴(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)是指含有兩個或兩個以上的苯環(huán),以線狀、角狀或簇狀方式排列的稠環(huán)型化合物。這類物質(zhì)具有強(qiáng)烈的致癌、致畸、致突變性,是一類持久性難降解有機(jī)污染物(Persistent Organic Pollutants,POPs)。因此,PAHs在環(huán)境中的行為、歸趨及風(fēng)險評估越來越受到人們的重視。環(huán)境中超過90%的PAHs殘留在土壤里,當(dāng)植物在PAHs污染的土壤或水體中
2、生長時,由于植物的吸收作用使自身受到污染,從而對人類和動物的健康構(gòu)成威脅。然而,迄今人們對植物根系吸收PAHs的機(jī)制還知之甚少。所以,研究PAHs如何進(jìn)入植物體內(nèi)和食物鏈的過程,對生產(chǎn)無PAHs污染的農(nóng)產(chǎn)品、運(yùn)用植物修復(fù)PAHs污染的土壤或水體以及進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)風(fēng)險評估具有重要的意義。為此,本論文以小麥為供試材料,以菲(PHE)為PAHs的代表,通過室內(nèi)水培和土培等一系列試驗研究了PHE跨小麥根系界面的傳輸機(jī)制。
采用小麥水
3、培試驗,研究了小麥根系對PHE的吸收方式。結(jié)果表明,在36 h內(nèi),小麥根系在菲含量為5.62μM的Hoagland營養(yǎng)液中的吸收過程可分為兩個階段:快速吸收階段(0~2 h)和慢速吸收階段(2~36 h)。對PHE濃度與小麥根系PHE吸收量進(jìn)行擬合,可以得到米氏常數(shù)Km為23.7μM,最大吸收速率Vmax為208 nmol/(g鮮重·h),這說明小麥對PHE的吸收是通過載體運(yùn)輸?shù)倪^程;小麥根系吸收PHE和萘的競爭試驗進(jìn)一步說明了此過程的
4、存在。低溫或2,4-二硝基苯酚(DNP)均可抑制小麥對PHE的吸收,這表明PHE的吸收依賴新陳代謝作用。在PHE溶解度范圍內(nèi),小麥根系主動吸收PHE的量可高達(dá)吸收總量的40%。根系吸收PHE導(dǎo)致營養(yǎng)液pH值的升高,似乎表明小麥根系對PHE的吸收是通過與H+形成共運(yùn)對的共運(yùn)門(symport或co-transport)方式進(jìn)行的。因此,需載體協(xié)助和耗能的主動過程參與了小麥根系對PHE的吸收。
小麥根系吸收通道的抑制試驗表明,
5、當(dāng)營養(yǎng)液中加入不同類型和濃度的水通道抑制劑時,均可對PHE的吸收產(chǎn)生明顯的抑制作用,抑制率可到達(dá)31.05%~37.93%,說明了水通道是小麥根系吸收PHE重要通道;陰離子通道、Ca2+通道和K+通道分別受到抑制時,小麥根系PHE的吸收與對照相比,抑制率分別為3.93%~8.34%、-0.58%~7.78%和-7.12%~6.50%,均未達(dá)到顯著性水平(p<0.05),這說明PHE不是通過這三種通道途徑吸收的。
用含不同濃
6、度的PHE、K+和NO3-的反應(yīng)液體系研究了小麥根系A(chǔ)TPase活性、質(zhì)膜H+-ATPase活性和硝酸還原酶(NR)活性的變化,以探討植物根系吸收PHE的酶學(xué)機(jī)制。結(jié)果表明,PHE對ATPase、質(zhì)膜H+-ATPase和NR活性均有誘導(dǎo)激活作用,并且其在反應(yīng)液中濃度越大,三者的活性越強(qiáng)。ATPase和質(zhì)膜H+-ATPase活性均在反應(yīng)液pH為8.0,NR活性在反應(yīng)液pH為7.5時達(dá)到最大。ATPase和NR的活性能相互促進(jìn),且具有顯著或
7、極顯著的正相關(guān)關(guān)系(rmax=0.996**);二者與PHE之間也呈現(xiàn)出了顯著或極顯著的正相關(guān)關(guān)系,ATPase和NR與PHE之間的最大正相關(guān)系數(shù)rmax分別為0.977**和1.000**。土壤中能氧化分解PHE的多酚氧化酶和過氧化氫酶的活性分別在PHE加入土壤后的第14 d達(dá)到最大和第7 d降至最小,相應(yīng)的激活率和抑制率范圍是14.72%~46.52%和36.13%~94.79%;二者之間也達(dá)到了極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(γmax=-0.5
8、99**)。
不同代謝抑制劑對小麥根系吸收PHE的影響結(jié)果表明,DNP、NaN3、KCN和Aresenate對PHE被小麥吸收時有顯著的抑制作用,且抑制作用隨其濃度的增大而增強(qiáng);不同抑制劑對小麥根系吸收PHE的抑制率大小也不一樣,例如,當(dāng)DNP、NaN3、KCN和Aresenate均處于較高濃度(其濃度分別為10-5M、10-3M、10-2M和10-1M)時的抑制率分別為59.55%、51.99%、21.27和33.17%
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