锑对水稻根部的毒性影响研究

发布时间：2020-07-04 22:28

【摘要】：锑是人体和植物的非必需元素,是一种潜在的全球性污染物,具有潜在的毒性、致癌性和可远距离运输性。近年来工业发展迅速,锑污染状况越来越严重,但是与其他重金属相比,目前对Sb生态毒性认识明显不足,且我国颁布的《土壤环境质量标准》中还没有Sb的具体阈值。水稻如何从环境中摄取Sb,摄取过程中会产出哪种现象及摄取过程中差异产生的原因是本文的研究目的。本文以Sb为典型有毒污染物,基于水稻根伸长实验研究了Sb(III)和Sb(V)两种形态的锑对44种水稻的生态毒性,并选取两种对Sb敏感的和耐性的水稻品种,研究两种形态Sb的毒性机理,钾、钠、钙、镁和pH等对Sb毒性影响机理,以及铁锰膜对Sb的吸附和Sb转化的影响机制。结果如下:(1)基于水培实验,研究发现Sb(III)对水稻根伸长的毒性显著大于Sb(V),44种水稻的EC_(50,Sb(III))值范围是0.82~100.24 mg·L~(-1),EC_(50,Sb(V))值的范围是13.34~766.78 mg·L~(-1)。受试的44个品种中,扬粳687对Sb(III)较为敏感,其EC_(50)值为0.82 mg·L~(-1),而徐旱1号对Sb(III)较耐性,其EC_(50)值为100.27 mg·L~(-1),两者相差122倍;深两优5183是Sb(V)的敏感品种,其EC_(50)值为13.34 mg·L~(-1),紫香米则是耐性品种,其EC_(50)值为776.78 mg·L~(-1),两者相差58倍。分析了水稻根部的SOD酶和MDA含量,发现Sb胁迫下水稻根部的SOD酶活力增加,MDA含量增加,表明水稻根部受到了Sb的毒害,可能致毒机制是氧化胁迫。该结果丰富了我们对Sb生态毒性的认识,为后期开展Sb的阈值研究奠定了基础。(2)基于水培实验,结合传统的化学消解法和原子荧光分光光度法等技术,分析不同浓度的Ca~(2+)、Mg~(2+)、Na~+、K~+离子及pH下,Sb胁迫下水稻根部的反应,及水稻对Sb的吸收,了解阳离子对Sb毒性影响的机理。K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)和pH对Sb(V)的毒性影响大于对Sb(III)的毒性,但是这种影响与水稻对Sb的耐受性无关。Sb(V)对深两优5183、紫香米的毒性随着K~+浓度增加而减小,Sb(III)对扬粳687、徐旱1号的毒性随着K~+浓度的升高而增加,水稻对Sb的吸收趋势与相对根伸长的趋势不同;Sb(III)的毒性随着这Na~+浓度的升高而减小后增加,Sb(III)的吸收量增加。Na~+对Sb(V)和Sb(III)的毒性影响与水稻品种无关,均为在一定浓度内缓解Sb(V)的毒性;Ca~(2+)促进Sb(III)的毒性、抑制Sb(V)的毒性;Mg~(2+)对Sb(V)的毒性影响比Sb(III)大,对不同水稻品种的影响趋势一样,但是不同品种之间还是存在差异。敏感品种杨粳687吸收Sb(III)大于耐性品种徐旱1号;pH对Sb(V)的毒性影响比Sb(III)大,对不同水稻品种的影响趋势是一样但大小不同,也就是说pH对Sb的毒性影响大小与水稻品种的耐受性和Sb的形态有关,敏感品种的水稻受到的影响更明显。(3)基于水培实验,结合传统消解法、原子荧光分光光度法和原子吸收分光光度法,分析不同比例铁锰诱导铁锰膜产生之后,水稻吸收铁锰和砷锑的变化,了解铁锰膜对水稻吸收砷锑的机制。紫香米表面形成的铁锰膜的量比扬粳687多,同时吸附的Sb的量也较多,紫香米对Sb的吸收能力也比扬粳687大。铁锰膜对Sb(V)和Sb(III)的吸附和影响杨粳687吸收的规律基本一致,铁锰比例为1:0和铁锰比例为1:1诱导膜形成的实验组,培育杨粳687为紫香米时是铁锰比例为1:0诱导的膜吸附的Sb(III)的量和杨粳687吸收的Sb(III)都比铁锰比例为1:1是的吸附、吸收量多。紫香米和杨粳687铁锰膜不同比例下吸附的As(V)的量大于吸附的As(III),对As(V)和As(III)的吸收量差不多。杨粳687是筛选出来的Sb敏感品种,虽然Sb和As属于同族元素,二者很多方面还是存在很大的差异,但是从结果看来,杨粳687对As的毒性应激反应应该也是快于紫香米的。总的来说,Sb处理下水稻的根伸长受到明显的抑制,不同品种的水稻对Sb毒性响应存在显著差异且吸收量也有很大的差异,Ca~(2+)、Mg~(2+)、Na~+、K~+离子及pH对Sb的毒性以及水稻对Sb的吸收有很大的影响,铁锰膜可以抑制水稻对Sb的吸收。
【学位授予单位】：苏州科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X171.5
【图文】：

图 1- 1 中国锑矿分布Fig. 1-1 Distribution of Sb mines in China目前国内关于锑对植物污染的研究还很少，He 等发现生长在锑矿区的萝卜叶子中锑平均浓度高达 54mg·kg-1[49]，调查了矿区的 34 种 21 科蕨类植物其锑含量在 3.92~143.7 mg·kg-1范围内，该地区的绿藻也从水体中积累了大量的Sb(5.70~17.6 mg·kg-1DW)。孙等[50]人分析了五种草药及其水煎液中无机锑的含量后，发现锑的溶解率与药物的种类和 Sb 的形态有关。据报导植物组织锑含量超过 5~10 mg·kg-1即为有毒[51]，因此有人建议 5~10 mg·kg-1Sb 为植物的可容纳量从中国锑矿区植物组织 Sb 浓度研究发现大多数植物的 Sb 含量是超过植物对锑的可容纳量，表明这些植物或组织对 Sb 具有耐受性，但是他们对锑的富集造成了潜在的生态风险。1.2 锑、砷的毒性及致毒机理1.2.1 锑、砷的毒性

吸收转运,水稻植株,机理

水稻植株吸收转运砷的机理Fig1-2Mechanismofabsorptionofarsenicinriceplants

【参考文献】