多溴聯(lián)苯醚(PBDEs)作為性能優(yōu)良的阻燃劑,廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)產(chǎn)品和消費(fèi)品中,已成為多種環(huán)境介質(zhì)中普遍存在的持久性有機(jī)污染物,嚴(yán)重威脅人類健康和生態(tài)系統(tǒng)的安全。目前,PBDEs對(duì)動(dòng)物毒性的相關(guān)研究較多,對(duì)植物的毒理學(xué)研究?jī)H限于少數(shù)植物材料,PBDEs對(duì)蔬菜的毒性還未見(jiàn)報(bào)道。大白菜(Brassica rapa L.ssp.Pekinensis)是我國(guó)產(chǎn)量最高,栽培面積最廣的蔬菜品種之一,本研究以大白菜(青麻葉)為研究對(duì)象,分別通過(guò)水培和土培暴露實(shí)驗(yàn),系統(tǒng)地分析了兩種不同溴代的PBDEs(BDE-47和BDE-209)對(duì)大白菜生長(zhǎng)、生理代謝、光合功能和抗氧化能力的毒性作用,并初步探究了其致毒機(jī)制。本項(xiàng)研究可為PBDEs的植物毒性和污染土壤的植物修復(fù)等研究提供理論基礎(chǔ),對(duì)食品安全和環(huán)境保護(hù)具有重要意義。本研究取得的主要結(jié)果如下:1.BDE-47和BDE-209對(duì)大白菜生長(zhǎng)的影響B(tài)DE-47脅迫能顯著抑制大白菜幼苗的生長(zhǎng)。大白菜幼苗經(jīng)25、50、75和100μg·L~(-1)BDE-47水培處理30 d后,株高及總鮮重顯著降低,而根冠比則顯著升高,表明BDE-47對(duì)大白菜幼苗地上部分的生長(zhǎng)抑制作用顯著大于根部,同時(shí)BDE-47脅迫亦能顯著降低大白菜的根系活力。BDE-209脅迫也會(huì)導(dǎo)致大白菜幼苗的生長(zhǎng)抑制。經(jīng)5、10、15、20 mg·kg~(-1)BDE-209土培處理60 d后,大白菜幼苗的株高及地上部鮮重隨BDE-209濃度的增加而降低,但BDE-209對(duì)大白菜幼苗的毒性顯著小于BDE-47。2.BDE-47和BDE-209對(duì)大白菜生理代謝的影響B(tài)DE-47和BDE-209脅迫都會(huì)影響大白菜的細(xì)胞結(jié)構(gòu)和生理代謝活動(dòng)。大白菜幼苗葉片的葉綠素含量對(duì)PBDEs毒性脅迫較為敏感,低濃度BDE-47(10μg·L~(-1))和BDE-209(5mg·kg~(-1))處理下即顯著降低。隨著處理濃度的增加,大白菜幼苗的葉片含水量和可溶性蛋白質(zhì)含量與對(duì)照相比也顯著下降,脯氨酸(Pro)含量顯著增加。3.BDE-47和BDE-209對(duì)大白菜光合活性的影響B(tài)DE-47和BDE-209脅迫都顯著抑制大白菜葉片的光反應(yīng)過(guò)程,影響大白菜葉片的碳同化能力,BDE-47對(duì)大白菜葉片光系統(tǒng)的損傷更為嚴(yán)重。葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)結(jié)果顯示,隨著BDE-47和BDE-209處理濃度的增加,大白菜葉片的PSII最大光化學(xué)效率(F_v/F_m)、綜合性能指數(shù)(PI_(abs))和光能驅(qū)動(dòng)力(DF)逐漸降低,F_o和DT_o/CS持續(xù)增加,表明PBDEs導(dǎo)致大白菜葉片的PSII嚴(yán)重受損。凈光合速率(P_n)結(jié)果表明,PBDEs脅迫不僅抑制了大白菜葉片的CO_2同化能力,還降低了葉片的氣孔導(dǎo)度(G_s),顯著抑制大白菜葉片光合作用的正常進(jìn)行。4.BDE-47和BDE-209對(duì)大白菜抗氧化酶防御系統(tǒng)的影響大白菜葉片的抗氧化酶防御系統(tǒng)對(duì)BDE-47和BDE-209脅迫響應(yīng)具有差異。隨著BDE-47濃度的增加,大白菜葉片的SOD活性顯著升高。POD活性在10-75μg·L~(-1) BDE-47處理下顯著升高,但在100μg·L~(-1)時(shí)迅速下降。BDE-47處理葉片的CAT活性均微高于對(duì)照組,也呈先升高后降低的趨勢(shì)。BDE-209脅迫下,大白菜葉片的SOD和POD活性均隨著處理濃度的增加而持續(xù)升高,但CAT活性在10 mg·kg~(-1)處理下開始降低,10、15和20mg·kg~(-1)處理組并無(wú)顯著差異。與SOD和POD活性相比,CAT活性對(duì)PBDEs毒性的敏感性明顯較低,三者都參與了PBDEs脅迫下大白菜體內(nèi)活性氧(ROS)的清除。5.BDE-47和BDE-209對(duì)大白菜致毒機(jī)制的初步探究慢性毒性和急性毒性實(shí)驗(yàn)都表明,大白菜幼苗葉片的質(zhì)膜透性經(jīng)BDE-47和BDE-209處理后顯著增大,表明PBDEs脅迫可以直接損傷大白菜葉片的細(xì)胞質(zhì)膜結(jié)構(gòu)的完整性和穩(wěn)定性。此外,BDE-47和BDE-209處理顯著升高了大白菜葉片中超氧陰離子(O_2~(·-))和過(guò)氧化氫(H_2O_2)的含量,并增加了丙二醛(MDA)和蛋白質(zhì)羰基的含量,說(shuō)明PBDEs脅迫誘導(dǎo)產(chǎn)生的ROS會(huì)導(dǎo)致大白菜葉片細(xì)胞發(fā)生膜脂過(guò)氧化和蛋白質(zhì)羰基化,從而對(duì)其細(xì)胞內(nèi)的生物大分子造成明顯的氧化損傷。本文研究結(jié)果表明,大白菜(青麻葉)是一種對(duì)BDE-47和BDE-209的毒性都非常敏感的農(nóng)作物。10 100μg·L~(-1) BDE-47和5 20 mg·kg~(-1) BDE-209處理即對(duì)大白菜幼苗產(chǎn)生明顯的傷害,誘導(dǎo)產(chǎn)生過(guò)量的ROS(O_2~(·-)和H_2O_2),導(dǎo)致膜脂過(guò)氧化和蛋白質(zhì)羰基化,進(jìn)而影響大白菜幼苗的生長(zhǎng)和代謝活性,尤其對(duì)大白菜葉片的光合系統(tǒng)損傷最為嚴(yán)重。因此,PBDEs對(duì)植物產(chǎn)生毒性的主要原因是過(guò)量ROS導(dǎo)致的氧化損傷。雖然大白菜幼苗可通過(guò)激活其體內(nèi)抗氧化酶的活性,來(lái)抵御過(guò)量ROS造成的損傷,但隨著BDE處理濃度的增加,其氧化損傷并沒(méi)有得到有效緩解,仍然表現(xiàn)出明顯的毒性效應(yīng)。上述研究闡明了BDE-47和BDE-209污染對(duì)大白菜的植物毒性。本文的研究結(jié)果可以為PBDEs對(duì)蔬菜的毒性研究提供參考。
【學(xué)位單位】：曲阜師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S634.1;X171.5

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本文編號(hào)：2818425