本文關(guān)鍵詞：甲基砷對(duì)擬南芥毒性機(jī)制的初步探究　出處：《南京農(nóng)業(yè)大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：美國環(huán)境保護(hù)署(USEPA)將無機(jī)砷及其化合物列為Ⅰ級(jí)致癌物。砷污染已經(jīng)發(fā)展成為影響全球千萬人健康的世界性問題。砷的用途廣泛,主要應(yīng)用于醫(yī)學(xué),工業(yè)和農(nóng)業(yè)等方面。例如,在農(nóng)業(yè)上,砷作為基礎(chǔ)的除草劑,如二甲基砷酸鈉(DSMA)可以用于抑制雜草生長和病蟲害防治,然而砷在土壤中的大量累積不僅會(huì)污染土壤,同時(shí)會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境帶來嚴(yán)重的負(fù)面影響。本課題圍繞三種形態(tài)砷——五價(jià)砷(As(Ⅴ))、單甲基砷(MMA(Ⅴ))、二甲基砷(DMA(Ⅴ))對(duì)模式植物擬南芥的毒性效應(yīng)差異的比較,初步探究甲基砷包括MMA(Ⅴ)、DMA(Ⅴ)對(duì)擬南芥的毒性機(jī)制。首先,采用擬南芥突變體——cad1-1(PC合成缺失突變體),cad2-1(GSH合成缺失突變體)和abcc1-2(PCs-金屬(類金屬))復(fù)合物液泡轉(zhuǎn)運(yùn)體缺失突變體)與Col-0(野生型columbia)在培養(yǎng)基條件下進(jìn)行砷處理試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)三種形態(tài)砷在低濃度處理時(shí)均可刺激擬南芥野生型的生長,高濃度時(shí),三種砷均可使四種擬南芥材料致死;與Col-0相比,cad1-3,cad2-1和abcc1-2在As(Ⅴ)、MMA(Ⅴ)處理下均表現(xiàn)出對(duì)砷的高度敏感性而在DMA(V)處理下并未表現(xiàn)出砷敏感性。此外,利用GSH合成專一抑制劑丁硫氨酸亞磺酰亞胺(BSO)與三種砷在培養(yǎng)及條件下共同處理Col-0發(fā)現(xiàn),BSO可增加Col-0在As(Ⅴ)、MMA(Ⅴ)處理下的敏感性,未增加Col-0在DMA(Ⅴ)處理下的敏感性。其次,本試驗(yàn)在培養(yǎng)基條件下利用三種形態(tài)砷處理擬南芥,對(duì)植株抗氧化生理指標(biāo)進(jìn)行測定。植株的非蛋白巰基(NPT)含量測定結(jié)果顯示MMA(Ⅴ)、As(Ⅴ)處理下NPT顯著增加且持續(xù)上升;DMA(Ⅴ)處理時(shí)下組織NPT含量無顯著增加。這些結(jié)果表明DMA(Ⅴ)對(duì)擬南芥的毒害機(jī)制與As(Ⅴ)、MMA(Ⅴ)對(duì)擬南芥毒害機(jī)制明顯不同。植株的過氧化氫和丙二醛測定結(jié)果顯示組織內(nèi)過氧化氫、丙二醛含量隨處理濃度升高而升高;DMA(Ⅴ)處理下地上部、根部的過氧化氫、丙二醛含量均為最多。表明三種砷處理下擬南芥地上部、根部均產(chǎn)生活性氧代謝,細(xì)胞膜發(fā)生破壞,DMA(Ⅴ)處理下細(xì)胞產(chǎn)生活性氧最多,細(xì)胞膜破壞程度最高。擬南芥組織內(nèi)砷含量和丙二醛、過氧化氫含量相關(guān)性分析結(jié)果表明,DMA(Ⅴ)處理對(duì)擬南芥地上部、根部破壞性最強(qiáng)。然后,本試驗(yàn)初步探究了不同培養(yǎng)條件下三種形態(tài)砷處理擬南芥的植株砷含量分布狀況。在水培條件下DMA(Ⅴ)處理擬南芥試驗(yàn)測定了擬南芥不同部位的砷含量,結(jié)果發(fā)現(xiàn)地上部總砷含量約為根部10倍,表明DMA(Ⅴ)處理下砷更易積累在擬南芥地上部。在土培條件下利用三種砷處理擬南芥,試驗(yàn)結(jié)果顯示:植株地上部、種子生物量在不同濃度As(Ⅴ)處理下均無顯著性差異;隨MMA(Ⅴ)、DMA(Ⅴ)處理濃度升高擬南芥地上部生物量和種子量相比對(duì)照均顯著減少,DMA(Ⅴ)處理下減少更多,表明As(Ⅴ)在一定濃度范圍內(nèi)對(duì)擬南芥生長影響不大,而甲基砷尤其DMA(Ⅴ)能顯著抑制擬南芥的營養(yǎng)生長和生殖生長。土培試驗(yàn)砷含量測定結(jié)果顯示,DMA(Ⅴ)處理下地上部砷含量最高,As(Ⅴ)處理下地上部砷含量與MMA(Ⅴ)處理下地上部砷含量無顯著差異;DMA(Ⅴ)處理下種子砷含量與MMA(Ⅴ)處理下種子砷含量無顯著差異,As(Ⅴ)處理下種子砷含量最低;砷從地上部轉(zhuǎn)運(yùn)至種子中的效率在MMA(Ⅴ)處理時(shí)最高,As(Ⅴ)處理時(shí)最低。在培養(yǎng)基條件下利用三種形態(tài)砷處理Col-0,鮮重結(jié)果顯示隨處理濃度增加,各自處理下的植株地上部、根部鮮重均顯著降低,表明擬南芥生長受到抑制。其中DMA(Ⅴ)處理下擬南芥的鮮重減少最快。表明DMA(Ⅴ)對(duì)擬南芥生長抑制作用是三種砷中最強(qiáng)的。砷含量測定結(jié)果顯示,DMA(Ⅴ)處理下植株根部砷含量最小,地上部砷與根部砷比例最大,表明砷在擬南芥根部砷累積最少,轉(zhuǎn)移至地上部能力最強(qiáng);As(Ⅴ)處理下,植株根部砷含量最大,地上部砷與根部砷比例最小,表明砷在根部砷累積最多,轉(zhuǎn)移至地上部能力最弱。同時(shí),本試驗(yàn)完成了以擬南芥PC合成缺失突變體cad1-3為背景的EMS誘變庫的建立,為后續(xù)篩選工作奠定基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X171.5

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1332290