Sb在鱼腥草亚细胞中的分布及其耐性机制研究

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我国是世界上锑矿资源最丰富的国家,锑的开采和使用造成了环境污染问题。锑在植物方面的研究主要涉及到影响生长发育、酶和转运蛋白活性等生理生化指标、营养元素的吸收、根系分泌物方面,亚细胞超微结构和官能团方面的毒理机制未涉及。本文以鱼腥草为研究对象,分析锑在鱼腥草体内的存在形态、鱼腥草亚细胞中锑的分布特征、鱼腥草细胞超微结构对锑的胁迫响应、锑与鱼腥草亚细胞中官能团的结合情况,研究鱼腥草亚细胞中锑的分布特征及其毒理机制,为鱼腥草“药食两用”健康风险防控和毒理方面进一步研究提供科学依据。主要研究结论如下:(1)鱼腥草不同部位锑含量表现为:根>叶>茎,Sb在鱼腥草中主要为残渣态(FR)和盐酸提取态(FHCl)低活性态的Sb,根部残渣态(FR)、盐酸提取态(FHCl)和醋酸提取态(FHAC)Sb含量分别达到1245.76 mg/kg、1432.84 mg/kg、514.04 mg/kg。(2)鱼腥草根、茎、叶亚细胞中Sb含量分布呈现一定的规律性,在根部表现为细胞壁>可溶组分>细胞器(原生质体和线粒体),茎部主要分布在细胞壁和细胞器(原生质体和线粒体)中,叶部主要分布在细胞壁和可溶组分中,细胞壁和可溶组分中Sb含量最高达到1443.28 mg/kg和1318.98 mg/kg,细胞壁和可溶组分中Sb含量占比最高为87.22%和83.19%,线粒体和原生质体中Sb含量最高达到37.29%和46.89%。(3)60 mg/L Sb(Ⅲ)、Sb(Ⅴ)胁迫下鱼腥草根、茎、叶亚细胞结构均出现不同程度的损伤,线粒体、叶绿体表面结构破裂、脊凸结构消失、露出内部结构、形成空泡,细胞壁结构模糊、发生形变,细胞膜发生质壁分离,液泡内部出现黑色含Sb物质,通过TEM-EDS检测发现细胞壁结构中含有Sb元素,Sb进入鱼腥草液泡中形成黑色物质,细胞壁和液泡吸收贮存了大量的Sb,鱼腥草耐Sb机制主要表现为细胞壁的固持作用和液泡的区隔化作用。(4)Sb(Ⅲ)、Sb(Ⅴ)胁迫下鱼腥草根、茎、叶细胞壁中蛋白质、多糖、果胶、纤维素含量均升高,Sb主要与其发生作用,形成络合物吸附络合在细胞壁上,降低了Sb的迁移扩散能力。鱼腥草亚细胞中(─OH/─NH)、─C─H、酰胺Ⅰ带(─C─N)、果胶中的(C─C/C─O)、纤维素中的(─C─H/─C─C/─C─O)、多糖中的(C─C/C─O)、果胶质糖醛酸中羧酸根离子(COO-)的特征峰偏移量较大,表明其与锑发生了结合作用。
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