小麦幼苗【污水胁迫对小麦幼苗ＤＮＡ的损伤影响】
摘要：采用土培的方法，研究了污水胁迫对小麦幼苗叶片和根ＤＮＡ含量及ＤＮＡ增色效应的影响。结果表明，低浓度污水处理能提高叶片及根ＤＮＡ含量，ＤＮＡ增色效应略有下降；高浓度污水使小麦叶片及根中ＤＮＡ的含量减少、ＤＮＡ增色效应显著降低。
关键词：污水胁迫；小麦幼苗；ＤＮＡ含量；ＤＮＡ增色效应
中图分类号：Ｓ５１２．１；Ｑ９４５．７８ 文献标识码：Ａ 文章编号：0439－８114（２０12）16－3440-02
Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｓｅｗａｇｅ Ｗａｔｅｒ Sｔｒｅｓｓ ｏｎ ＤＮＡ Ｄａｍａｇｅ ｏｆ Ｗｈｅａｔ Ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ
ＣＨＥＮ Ｌｏｎｇ，ＣＨＡＮＧ Ｙｕｎ－ｘｉａ，ＧＥ Ｈｏｎｇ－ｌｉａｎ
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ， Ｚｈｏｕｋｏｕ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｚｈｏｕｋｏｕ ４６６００１，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｓｅｗａｇｅ ｗａｔｅｒ ｓｔｒｅｓｓ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｈｙｐｅｒｃｈｒｏｍｉｃｉｔｙ ｏｆ ＤＮＡ ｉｎ ｗｈｅａｔ ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ was investigated ｗｉｔｈ ｓｏｉｌ ｐｏｔ cultivation． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｌｏｗ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｅｗａｇｅ ｗａｔｅｒ ｃｏｕｌｄ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ＤＮＡ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｌｅａｖｅｓ ａｎｄ ｒｏｏｔｓ ｏｆ ｗｈｅａｔ ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ， ａｎｄ ｓｌｉｇｈｔｌｙ ｌｏｗｅｒｅｄ ｔｈｅ ｈｙｐｅｒｃｈｒｏｍｉｃｉｔｙ ｏｆ ＤＮＡ； ｗｈｉｌｅ ｈｉｇｈ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ decreased ｔｈｅ ＤＮＡ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｌｅａｖｅｓ ａｎｄ ｒｏｏｔｓ ａｎｄ ｈｙｐｅｒｃｈｒｏｍｉｃ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ＤＮＡ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｓｅｗａｇｅ ｗａｔｅｒ ｓｔｒｅｓｓ； ｗｈｅａｔ ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ； ＤＮＡ ｃｏｎｔｅｎｔ； ＤＮＡ ｈｙｐｅｒｃｈｒｏｍｉｃｉｔｙ
我国淡水资源匮乏，分布不均，污染也较为严重，污水的资源化问题已经受到关注和重视，国内外对于污水灌溉的研究已积累了丰富的经验［１］。污水灌溉不仅提供了灌溉所需的水资源，缓解了干旱缺水地区农业用水的供需矛盾，为农业生产提供了大量的营养物质，而且还可增加土壤有机质含量，但也可能会因携带有害物质而引起土壤、作物中重金属积累和有毒有机物含量超标，农产品品质变劣，使作物生长发育受阻甚至死亡等不良后果［２，３］。小麦是我国北方干旱半干旱地区主要的粮食作物，是污水灌溉的主要对象之一。关于污水灌溉对植物的伤害效应研究较多，但研究主要集中于植物生长发育的外在表现、内部结构、过氧化胁迫、光合系统等方面［４，５］，有关污水灌溉对作物ＤＮＡ损伤效应综合影响的研究还未见报道。试验采用土培的方法，研究沙颍河污水对小麦幼苗叶片和根系ＤＮＡ提取量及增色效应的影响，以期为污水灌溉、污水改良和耐污小麦品种的培育提供理论依据。
１ 材料与方法
１．１ 材料
以河南栽培的小麦品种周麦１８（以Ｚ１８表示）和花培５号（以Ｈ５表示）为材料，种子由河南省周口市农业科学院提供。污水取自周口市川汇区内的沙颍河与贾鲁河交汇处的河水。原液即污水，清水为自来水，土壤为麦田土。
１．２ 方法
１．２．１ 试验设计 选取子粒饱满、大小均匀的小麦种子，洗净后分别放入去离子水中浸泡、催芽１ ｄ，再均匀种植于土培盘中，用不同的水浇灌培养。分别用Ｖ（清水）∶Ｖ（污水）为１∶０（对照，Ａ０）、４∶１（Ａ１）、３∶２（Ａ２）、２∶３（Ａ３）、１∶４（Ａ４）、０∶１（Ａ５）培养小麦。隔天浇水1次，浇透为止，所有处理均设３次重复。幼苗培养条件为：白天温度（２５±０．５）℃，每日光照１２ ｈ，夜晚温度（１８±０．５） ℃。培养１５ ｄ后取样测定各项指标，每种处理每个指标均对样品进行３次重复测定，取平均值。
１．２．２ 污水理化性质的测定 采用重铬酸钾氧化法测定化学需氧量（ＣＯＤＣｒ），以过滤烘干称重法测定悬浮物（ＳＳ），全磷（ＴＰ）测定采用钼蓝比色法，氨态氮含量测定采用常规测定方法［６］；铅、镉的测定采用原子吸收分光光度法［７］；汞的测定参照文献［８］的方法；ｐＨ采用酸度计法测定。污水理化性质的测定结果见表1。
１．２．３ ＤＮＡ提取及增色效应的测定 ＤＮＡ提取与含量测定：ＤＮＡ提取采用ＣＴＡＢ法［９］。将提取的ＤＮＡ沉淀于１.0 ｍＬ ＴＥ中，－２０ ℃保存备用。取叶片和根ＤＮＡ样品各１００μＬ，用ＴＥ稀释到２．５ ｍＬ，在紫外可见分光光度计（日本岛津，Ｖ－５３０）上测定Ａ２６０ nm和Ａ２８０ nm，以Ａ２６０ nm估算ＤＮＡ得率，以Ａ２６０ nm／Ａ２８０ nm判断ＤＮＡ样品的纯度。
ＤＮＡ增色效应的测定：取各处理叶片和根ＤＮＡ样品各２份，每份１００ μＬ，溶于２．５ ｍＬ、０．０８ ｍｏｌ／Ｌ ＮａＣl溶液中，一份在７０℃水浴中加热，另一份置于室温（２５ ℃）下，３０ ｍｉｎ后分别测定Ａ２６０ nm，以［（Ａ２６０ nm、７０ ℃－Ａ２６０ nm、２５ ℃）／Ａ２６０ nm、２５ ℃］×１００％作为ＤＮＡ增色效应指标。
２ 结果与分析
２．１ 污水对小麦幼苗叶片和根ＤＮＡ含量的影响
由表２可知，污水对小麦幼苗叶片和根ＤＮＡ含量（以提取量表示）的影响情况相似，在较低浓度的污染状况下，小麦幼苗叶片和根ＤＮＡ提取量均有所升高，但污染程度较高时使ＤＮＡ提取量降低。在处理Ａ１时小麦幼苗叶片的ＤＮＡ提取量达到最高值，Ｈ５和Ｚ１８分别是对照（Ａ０）的１１８.0％和１２２．１％，随着污染程度加重ＤＮＡ提取量开始下降，在处理Ａ５时ＤＮＡ提取量最低，Ｈ５和Ｚ１８分别是对照的５９．３％和７１．０％；小麦幼苗根的ＤＮＡ提取量在处理Ａ２时达到最高值，Ｈ５和Ｚ１８分别是对照的１４１．５％和１４３．９％，随着污染程度加重ＤＮＡ的提取量逐渐下降，在处理Ａ５时ＤＮＡ含量最低，Ｈ５和Ｚ１８分别是对照的６０．６％和７８．９％。通过比较还可以看出，根细胞中ＤＮＡ含量比叶片中提取量低，受污染影响时ＤＮＡ提取量的变化幅度也较叶片小，表明叶片和根对于污染胁迫反应的敏感程度有一定差异。