论文部分内容阅读
多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, PAHs)是指含有两个或两个以上的苯环,以线状、角状或簇状方式排列的稠环型化合物。这类物质具有强烈的致癌、致畸、致突变性,是一类持久性难降解有机污染物(Persistent Organic Pollutants, POPs)。因此,PAHs在环境中的行为、归趋及风险评估越来越受到人们的重视。环境中超过90%的PAHs残留在土壤里,当植物在PAHs(?)亏染的土壤或水体中生长时,由于植物的吸收作用使自身受到污染,从而对人类和动物的健康构成威胁。然而,迄今人们对植物根系吸收PAHs的机制还知之甚少。所以,研究PAHs如何进入植物体内和食物链的过程,对生产无PAHs污染的农产品、运用植物修复PAHs污染的土壤或水体以及进行农业生产风险评估具有重要的意义。为此,本论文以小麦为供试材料,以菲(PHE)为PAHs约代表,通过室内水培和土培等一系列试验研究了PHE跨小麦根系界面的传输机制。采用小麦水培试验,研究了小麦根系对PHE的吸收方式。结果表明,在36h内,小麦根系在菲含量为5.62μM的Hoagland营养液中的吸收过程可分为两个阶段：快速吸收阶段(0-2h)和慢速吸收阶段(2-36h)。对PHE浓度与小麦根系PHE吸收量进行拟合,可以得到米氏常数Km为23.7μ.M,最大吸收速率Vmax为208nmol／(g鲜重·h),这说明小麦对PHE的吸收是通过载体运输的过程；小麦根系吸收PHE和萘的竞争试验进一步说明了此过程的存在。低温或2,4-二硝基苯酚(DNP)均可抑制小麦对PHE的吸收,这表明PHE的吸收依赖新陈代谢作用。在PHE溶解度范围内,小麦根系主动吸收PHE的量可高达吸收总量的40%。根系吸收PHE导致营养液pH值的升高,似乎表明小麦根系对PHE的吸收是通过与H+形成共运对的共运门(symport或co-transport)方式进行的。因此,需载体协助和耗能的主动过程参与了小麦根系对PHE的吸收。小麦根系吸收通道的抑制试验表明,当营养液中加入不同类型和浓度的水通道抑制剂时,均可对PHE的吸收产生明显的抑制作用,抑制率可到达31.05%～37.93%,说明了水通道是小麦根系吸收PHE的重要通道；阴离子通道、Ca2+通道和K+通道分别受到抑制时,小麦根系PHE的吸收与对照相比,抑制率分别为3.93%-8.34%、-0.58%-7.78%和-7.12%-6.50%,均未达到显著性水平(p<0.05),这说明PHE不是通过这三种通道途径吸收的。用含不同浓度的PHE、K+和N03-的反应液体系研究了小麦根系ATPase活性、质膜H+-ATPase活性和硝酸还原酶(NR)活性的变化,以探讨植物根系吸收PHE的酶学机制。结果表明,PHE对ATPase.质膜H+-ATPase和NR活性均有诱导激活作用,并且其在反应液中浓度越大,三者的活性越强。ATPase和质膜H+-ATPase活性均在反应液pH为8.0,NR活性在反应液pH为7.5时达到最大。ATPase和NR的活性能相互促进,且具有显著或极显著的正相关关系(rmax=0.996**)；二者与PHE之间也呈现出了显著或极显著的正相关关系,ATPase和NR与PHE之间的最大正相关系数rmax分别为0.977**和1.000**。土壤中能氧化分解PHE的多酚氧化酶和过氧化氢酶的活性分别在PHE加入土壤后的第14d达到最大和第7d降至最小,相应的激活率和抑制率范围是14.72%-46.52%和36.13%～94.79%；二者之间也达到了极显著负相关关系(rmax=-0.599**)。不同代谢抑制剂对小麦根系吸收PHE的影响结果表明,DNP、NaN3、KCN和Aresenate对PHE被小麦吸收时有显著的抑制作用,且抑制作用随其浓度的增大而增强；不同抑制剂对小麦根系吸收PHE的抑制率大小也不一样,例如,当DNP、NaN3、KCN和Aresenate均处于较高浓度(其浓度分别为10-5M、10-3M、10-2M和10-1M)时的抑制率分别为59.55%、51.99%、21.27和33.17%,其总的抑制率大小顺序是：DNP>NaN3>Aresenate>KCN;呼吸底物琥珀酸、苹果酸和葡萄糖对小麦吸收PHE没有抑制作用。