【摘要】：雙酚A(bisphenol A;BPA)作為一種重要的工業(yè)原材料被廣泛使用,其通過各種途徑進入自然環(huán)境,已在全球范圍各類環(huán)境介質(zhì)中被檢測到。由于BPA是一種內(nèi)分泌干擾物,其大量存在于環(huán)境造成潛在的暴露風險。近年來科學家和公眾關(guān)注到BPA暴露對植物的影響�？傻玫降男畔@示BPA更傾向積累于植物根部,根生長抑制是最先顯現(xiàn)也最明顯的BPA植物毒性癥狀。線粒體作為植物根細胞內(nèi)“能量生產(chǎn)工廠”,為根系生長提供能量。然而,BPA是否攻擊植物根細胞線粒體,從而影響根系生長尚不清楚。從根細胞線粒體結(jié)構(gòu)與能量生產(chǎn)功能角度探討B(tài)PA影響植物根系生長的研究,還未見報道。鑒于此,本文選擇污染物毒性評價常用植物—大豆(Glycine max L.)為實驗試材,調(diào)查了BPA暴露下幼苗期、開花結(jié)莢期和鼓粒期大豆植株根系生長的動態(tài)變化,并重點關(guān)注了根細胞線粒體能量生產(chǎn)功能和超微結(jié)構(gòu)的改變,以期揭示BPA暴露影響植物根系生長的生態(tài)生理學機制。主要結(jié)果如下:(1)BPA暴露對不同生長發(fā)育階段大豆根系生長的毒害效應(yīng):低劑量(1.5 mg/L)BPA暴露對幼苗期大豆根系生長對促進作用,6.0 mg/L及更高劑量(12.0和17.2 mg/L)BPA暴露抑制幼苗期大豆根系生長,劑量越高、暴露時間越長,根系生長受抑制愈強烈。其中主根長、總根長、根尖數(shù)、根鮮重和根干重指標對BPA暴露更敏感,表現(xiàn)在受抑制程度更高、響應(yīng)更快。開花結(jié)莢期大豆植株在6.0 mg/L BPA暴露下根系生長受到輕微抑制,在更高劑量暴露下受到強烈的抑制作用。鼓粒期大豆植株根系只在12.0和17.2 mg/L BPA暴露下顯示明顯的生長抑制。通過調(diào)查BPA暴露下大豆幼苗根尖細胞死亡狀況,發(fā)現(xiàn)根生長,特別是伸長生長受抑制部分歸因于根尖細胞大量死亡。(2)BPA暴露對大豆植株根系生長毒害效應(yīng)的機制—根細胞線粒體能量生產(chǎn)功能受抑制:BPA暴露干擾根細胞線粒體內(nèi)參與能量生產(chǎn)的關(guān)鍵呼吸酶(檸檬酸合酶、琥珀酸脫氫酶、蘋果酸脫氫酶和細胞色素C氧化酶)活性,引起線粒體能量生產(chǎn)功能障礙,導致三磷酸腺苷(ATP)合成減少。ATP供應(yīng)不足導致根尖細胞大量死亡和根系生長受阻。上述關(guān)鍵呼吸酶活性受BPA暴露的影響呈現(xiàn)劑量依賴性和時間依賴性,不同呼吸酶對BPA暴露的敏感性不同�？傮w上,幼苗期大豆根細胞內(nèi)關(guān)鍵呼吸酶活性受BPA暴露影響程度更高,其中檸檬酸合酶和細胞色素C氧化酶對BPA暴露更敏感。(3)BPA暴露抑制大豆根細胞線粒體能量生產(chǎn)的原因是線粒體結(jié)構(gòu)遭受破壞:BPA暴露引起線粒體雙層膜結(jié)構(gòu)毀損、嵴減少或消失、內(nèi)部基質(zhì)稀釋消融,線粒體發(fā)生畸變或空泡化,線粒體膜通透性增加而膜電勢降低。線粒體結(jié)構(gòu)毀損阻礙了能量代謝過程的順利進行。BPA暴露誘導的活性氧(ROS)水平升高是線粒體結(jié)構(gòu)損傷和關(guān)鍵呼吸酶活性受抑制的原因之一。過量ROS可破壞線粒體膜結(jié)構(gòu),攻擊呼吸酶,最終導致線粒體能量生產(chǎn)受阻,甚至細胞死亡。綜上,上述研究結(jié)果揭示根細胞線粒體是BPA影響植物根系生長的重要亞細胞位點。BPA誘導的過量ROS破壞線粒體結(jié)構(gòu)并抑制能量生產(chǎn)關(guān)鍵酶活性,造成ATP合成受阻并引起根尖細胞死亡,最終影響根系生長。這些結(jié)果為全面認識BPA植物毒性和理解BPA暴露影響植物根系生長的內(nèi)在機理提供更充分的信息。
【學位授予單位】：江南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S565.1;X503.231
【圖文】：

第一章 緒論研究背景介及其污染現(xiàn)狀-雙(4-羥基苯基)丙烷；英文名：bisphenol A，簡寫 BPA；CASAleksandr P. Dianin于1891年首次合成的有機化合物，其結(jié) 世紀 50 年代以來，BPA 主要用于生產(chǎn)環(huán)氧樹脂、聚碳酸酯。基于 BPA 的高分子材料廣泛應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)，如食建筑材料、電子產(chǎn)品和醫(yī)療設(shè)備等[4-6]。由于這些產(chǎn)品的廣泛生產(chǎn)量的化學品之一[7]。據(jù)統(tǒng)計，2012 年 BPA 世界產(chǎn)量超的 BPA 產(chǎn)地，占全球總產(chǎn)量的近 53%，其次是歐洲和北美場份額。美國、中國、韓國和日本是全球四大 BPA 生產(chǎn)國[8 BPA 產(chǎn)量將以 4.6%的年增長率增長[9]。

第二章 雙酚 A 對大豆植株根系生長的影響三級側(cè)根(圖 2-2B)。最后，根系鮮、干重在不同劑量 BPA 處理組中隨著暴露時間延長顯示出明顯差異。在暴露 1 d 后，1.5 mg/L BPA 處理組中幼苗根鮮重明顯高于對照幼苗和其他處理組幼苗。6.0 mg/L 及更高劑量 BPA 處理暫未與對照幼苗根鮮重顯示顯著差異在暴露第 4 d 后這些劑量下暴露的幼苗根鮮重明顯低于對照幼苗，且在第 7 d 后達到更大差距。根系干重總體上顯示與根鮮重類似的變化規(guī)律。對于以上現(xiàn)象，推測認為低劑量 1.5 mg/L BPA 促進根生物量的積累可能部分歸因于新的側(cè)根和不定根發(fā)育，以及 BPA暴露刺激根系伸長生長的促進作用。同理，高于 6.0 mg/L BPA 暴露會抑制根系發(fā)育和伸長生長，最終導致根生物量積累減少。綜上，可以發(fā)現(xiàn) BPA 暴露對幼苗期大豆根系生長顯示劑量依賴性和時間依賴性效應(yīng)，根系不同生長指標對 BPA 暴露的響應(yīng)也存在劑量差異和時間差異。

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本文編號：2716309