高惠仙，張曉紅

（太原師范學院生物系，山西太原 030031）

隨著化工業(yè)和農(nóng)業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)的發(fā)展，各種除草劑相繼問世，其種類和產(chǎn)量與日俱增，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有越來越重要的地位。目前，全球除草劑的產(chǎn)量占農(nóng)藥總產(chǎn)量的1/3以上，美國、德國除草劑的產(chǎn)量占農(nóng)藥總產(chǎn)量的60%以上。近年來，我國已經(jīng)投產(chǎn)的除草劑有10多個品種，其中，百草枯、丁草胺、2，4-D丁酯、除草醚的產(chǎn)量約占農(nóng)藥總產(chǎn)量的20%。除草劑殘留物給經(jīng)濟作物生產(chǎn)帶來較大的經(jīng)濟損失。微核實驗在1986年已經(jīng)被我國環(huán)保局列為環(huán)境污染生物測試規(guī)范方法，在我國環(huán)保部門和醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)廣泛應用于監(jiān)測環(huán)境污染物的致突變性[1-2]。目前，國內(nèi)外學者多采用微核實驗檢測、評價水體污染物對動物遺傳物質(zhì)的損傷及毒理效應[3-6]。近年來，國內(nèi)有關蠶豆根尖微核實驗的研究成果已有報道[7-10]，但關于除草劑誘導蠶豆微核的研究相對較少。

本研究以蠶豆根尖微核實驗來檢測除草劑對蠶豆根尖細胞遺傳物質(zhì)的毒害作用，探討除草劑對環(huán)境的污染程度，旨在為除草劑的合理使用提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

百草枯（河南雷力化工有限公司）、丁草胺（南通維立科化工有限公司）、2，4-D丁酯（南京艾森精細化工有限公司）、蠶豆（山西太原）均購于山西高新農(nóng)業(yè)技術開發(fā)區(qū)，醋酸洋紅染液、鹽酸、卡諾氏液、乙醇、醋酸皆為國產(chǎn)分析純。

1.2 方法

1.2.1 蠶豆發(fā)根 選取新鮮、飽滿、大小均勻的蠶豆種子，放入盛有蒸餾水的燒杯中，浸泡24 h，將吸脹的種子放于有紗布的瓷盤中（澆灑蒸餾水保持濕度），置于23℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)2～3 d，在大部分初生根長至1～2 cm時進行實驗。

1.2.2 誘變 選取90根生長良好、根長一致的初生根，每5根1組。百草枯、丁草胺、2，4-D丁酯分別設 0.1，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0 mol/L 6 個濃度，染毒蠶豆初生根組24 h，以蒸餾水為對照組。誘變處理后的初生根用蒸餾水浸洗3次，然后在蒸餾水中恢復培養(yǎng)24 h。

1.2.3 制片 從恢復培養(yǎng)后的蠶豆根尖頂端切下1cm長的幼根，用卡諾氏液固定24h，換入70%乙醇中，4℃冰箱中保存。采用常規(guī)解離、染色、壓片鏡檢[8]，觀察不同處理組及對照組的微核。

1.2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析 每一處理選取5個根尖，每個根尖制作1個玻片，每玻片觀察200個細胞，統(tǒng)計微核細胞百分率。所得數(shù)據(jù)采用SPSS軟件進行方差分析。

污染指數(shù)=樣品實測微核細胞率/對照組微核細胞率[11]。污染指數(shù)0～1.5為無污染；1.6～2為輕度污染；2.1～3.5為中度污染；3.5以上為重度污染。

2 結果與分析

2.1 除草劑對蠶豆根尖微核細胞率的影響

百草枯、2，4-D丁酯和丁草胺對蠶豆根尖均具有很強的誘變致畸效應（圖1）。不同除草劑對蠶豆根尖微核細胞率的誘導存在差異（表1），丁草胺誘導的微核細胞率（4.94%）最高，2，4-D丁酯（4.88%）次之，百草枯（4.66%）最低。

2.2 除草劑對蠶豆根尖微核細胞率的影響

由表1可知，百草枯、2，4-D丁酯和丁草胺6個濃度組誘發(fā)的微核細胞率均顯著高于對照（P＜0.01），且每一種除草劑6個濃度所誘變的微核細胞率存在顯著差異（P＜0.01）。在0.1～1.0 mol/L范圍內(nèi)，微核細胞率隨濃度的升高而顯著增加，反映出明顯的劑量效應關系。

表1 3種除草劑對蠶豆根尖微核細胞率的影響

2.3 3種除草劑污染指數(shù)

3種除草劑的污染指數(shù)列于表2。

表2 3種除草劑污染指數(shù)

由表2可知，百草枯、2，4-D丁酯低濃度（0.1 mol/L）的污染指數(shù)在2.1～3.5之間，為中度污染，其余濃度組皆在3.5以上，為重度污染。丁草胺所設的全部濃度中，其污染指數(shù)皆在3.5以上，為重度污染，且在高濃度時，污染指數(shù)最高。

3 討論

3.1 除草劑對蠶豆根尖微核細胞的誘導

3種除草劑對蠶豆根尖細胞具有較強的誘變作用，對蠶豆根尖細胞微核細胞的影響存在差異，其中，丁草胺污染指數(shù)較高。其原因可能是各種除草劑的組成成分存在差異。百草枯為聯(lián)吡啶類化合物，白色粉末，不易揮發(fā)，易溶于水，稍溶于丙酮和乙醇，在堿性介質(zhì)中不穩(wěn)定[12]；2，4-D丁酯中含有雜質(zhì)四氯苯丙二噁英，其具有強烈的致癌、致突變作用[5]；丁草胺為酰胺類除草劑，進入細胞后有很強的致畸變作用[13]。

3.2 除草劑對蠶豆根尖微核細胞率的影響

3種除草劑在較低濃度時即可誘導蠶豆根尖細胞產(chǎn)生微核，微核細胞率都隨除草劑濃度升高而增加。其原因可能是除草劑不同濃度對分裂期細胞紡錘體造成破壞[14]，使細胞核染色體斷裂、丟失、結構破壞，從而形成微核；也可能是除草劑進入細胞內(nèi)，使細胞內(nèi)的超氧陰離子濃度增加，破壞DNA結構形成微核[6]。隨除草劑濃度的增加，其改變了蠶豆根尖細胞質(zhì)膜的透性，使誘變劑中有毒物質(zhì)進入細胞及細胞核，從而切斷DNA分子或核中其他大分子的程度不同，致使其微核細胞率升高[10]。

由以上分析可知，殘留在土壤中和果實上的除草劑具有潛在的遺傳危險性。丁草胺的毒性高于百草枯和2，4-D丁酯，百草枯的危害性較小。研究表明，2，4-D丁酯對谷子的安全性最差[15]，不同品種的除草劑其功效和危害性不同[16-17]。

目前，對除草劑誘變性的研究結果不一。除草劑是一種有機污染物，可通過各種途徑（如土壤、水源）污染糧食、水果、蔬菜等，給人類帶來一定的危害。隨著化學工業(yè)的發(fā)展，除草劑越來越多地被應用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，關于除草劑潛在的遺傳危險性、除草劑的致畸變和致癌作用以及在生物中的富集作用有待進一步研究。

［1］何繼亮，金海燕.用雙核淋巴細胞微核實驗來檢測接觸射線人群的細胞遺傳效應[J].中國公共衛(wèi)生，1998（3）：44-45.

［2］苑宇哲，徐仕霞.應用快速檢測環(huán)境變異的兩種方法：微核試驗和單細胞凝膠電泳[J].四川動物，2004（1）：74-76.

［3］Kong Z M，Zang Y，Wu Q L.Monitoring the genotoxicity of Lake Taihu usng two kinds of micronucleus test[J].Environ Pollut，1998，99（2）：279-283.

［4］范立民，陳家長，吳偉，等.4種除草劑對黃鱔遺傳毒性的研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2005，24（4）：701-704.

［5］樓東，吳萍.亞硝基弧對泥鰍紅細胞微核及核異常的誘發(fā)[J].中國環(huán)境科學，1998，18（2）：162-165.

［6］范立民，馬曉燕，胡庚東，等.除草劑丁草胺對兩種魚的急性毒性研究[J].浙江大學學報，2005，15（2）：52-58.

［7］王永興，吳慶龍，孔志明，等.應用蠶豆根尖細胞微核技術監(jiān)測太湖水質(zhì)的研究[J].中國環(huán)境科學，1997，17（3）：252.

［8］高惠仙，王向東.蠶豆根尖微核實驗監(jiān)測幾種重金屬污染研究[J].太原師范學院學報：自然科學版，2009，8（3）：107-113.

［9］臧宇，薛開先.蠶豆根尖微核試驗的應用與發(fā)展[J].癌變·畸變·突變，1999，11（3）：158-160.

［10］佟鳳芹，胡春霞，李荀.洗滌劑對蠶豆根尖細胞誘變性研究[J].遼寧師專學報，2000，2（4）：103-105.

［11］陳光榮，金波，李明，等.污染指數(shù)在微核技術監(jiān)測水質(zhì)污染中的應用[J].中國環(huán)境科學，1986，6（2）：60-65.

［12］孟紫強.環(huán)境毒理學 [M].北京：中國環(huán)境科學出版社，2000：44-50，496-512.

［13］蘇少泉.中國農(nóng)田雜草化學防治[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2005：452-456.

［14］程羅根，施新，彭永康.除草劑APM對洋蔥細胞分裂和微管功能的影響[J].華北農(nóng)學報，2002，17（2）：112-115.

［15］宋喜娥，王宏富，郭平毅，等.幾種不同莖葉處理除草劑對谷子的安全性研究[J].山西農(nóng)業(yè)科學，2010，38（4）：65-67.

［16］李瑞英，張繼林，于井瑞.應用化學除草劑防除豆科人工草地田間雜草試驗[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科技，2007（S1）：58-59.

［17］亢秀麗，郭平毅，姚滿生，等.幾種土壤處理除草劑對夏播大豆的安全性研究[J].山西農(nóng)業(yè)科學，2007，35（2）：72-74.