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        3,5-二氯苯酚對浮萍的生長抑制效應(yīng)

        2020-12-28 02:29:45姚洪偉舒耀皋汪丹
        安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2020年23期
        關(guān)鍵詞:生長

        姚洪偉 舒耀皋 汪丹

        摘要 以浮萍為對象,研究3,5-二氯苯酚對浮萍葉片數(shù)、鮮重和干重的生長抑制效應(yīng)。結(jié)果表明,以浮萍植物體數(shù)為指標(biāo),浮萍7 d 生長率受抑制達(dá)到50%時(shí)的3,5-二氯苯酚濃度(7 d- ErC50)為2.910 mg/L,95%置信區(qū)間為2.428~5.650 mg/L。隨著3,5-二氯苯酚濃度的增大,對浮萍葉片數(shù)、鮮重、干重的生長抑制效應(yīng)增強(qiáng),且呈現(xiàn)出明顯的劑量-效應(yīng)關(guān)系,3,5-二氯苯酚對浮萍不同測試指標(biāo)的毒性從大到小依次為鮮重、干重、葉片數(shù)。

        關(guān)鍵詞 3,5-二氯苯酚;浮萍;葉片數(shù);鮮重;干重;抑制效應(yīng)

        中圖分類號(hào) X 173文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 0517-6611(2020)23-0113-03

        doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2020.23.027

        Growth Inhibition Effects of 3,5-Dichlorophenol to Lemna minor

        YAO Hong-wei1,2, SHU Yao-gao1,2, WANG Dan1,2

        (1. Shanghai Chemical Research Institute Co., Ltd., Shanghai 200062;2. Shanghai Engineering Research Center of Chemicals Public Safety, Shanghai 200062)

        Abstract Taking L. minor as the object, the growth inhibition effect of 3,5-dichlorophenol on the number of leaves, fresh weight and dry weight of L. minor was studied.The results showed that the concentration of 3,5-dichlorophenol when 7-day growth rate was inhibited by 50% (7 d-ErC50) was 2.910 mg/L, and the 95% confidence interval was 2.428-5.650 mg/L.With the concentration increased of 3,5-dichlorophenol,the growth inhibitory effects to the number of leaves,fresh weight and dry weigh were enhanced, and showed significant dose-effect relationship,the toxicity of 3,5-dichlorophenol to different test indexes of L. minor was in order of fresh weight, dry weight and number of leaves.

        Key words 3,5-dichlorophenol;Lemna minor;Number of leaves;Fresh weight;Dry weight;Inhibition effect

        3,5-二氯苯酚是一種重要的有機(jī)化工中間體,被廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)農(nóng)藥除草劑、醫(yī)藥、助劑產(chǎn)品等,具有較強(qiáng)的揮發(fā)性和刺激性,對生物體有廣譜毒性及誘突變性,現(xiàn)已被許多國家列為環(huán)境優(yōu)先監(jiān)測的有機(jī)污染物之一[1-2]。

        浮萍(Lemna minor)為漂浮水生維管束植物,在我國分布極為廣泛,具有易于培養(yǎng)、繁殖快、總產(chǎn)量高等優(yōu)點(diǎn)[3]。目前,國內(nèi)外許多學(xué)者已就浮萍的應(yīng)用進(jìn)行了深入研究,浮萍的生長、保存、試驗(yàn)方法、陽性對照等試驗(yàn)相關(guān)技術(shù)均見報(bào)道[4-6]。由于浮萍的生態(tài)系統(tǒng)測試結(jié)果重現(xiàn)性好,在國外被廣泛地應(yīng)用于水生生態(tài)毒理學(xué)研究[7],但國內(nèi)的相關(guān)報(bào)道較少[8]。

        該研究通過浮萍毒性試驗(yàn),考察不同濃度下3,5-二氯苯酚對浮萍生長的影響,探討3,5-二氯苯酚對其葉片數(shù)、鮮重和干重的毒性效應(yīng),以期為浮萍作為3,5-二氯苯酚化合物的毒性評(píng)價(jià)和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測生物標(biāo)志物可行性提供試驗(yàn)方法參考和數(shù)據(jù)支持。

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)材料

        1.1.1 試驗(yàn)生物。

        浮萍使用改進(jìn)的瑞士標(biāo)準(zhǔn)(SIS)培養(yǎng)基培養(yǎng),每周更新一次培養(yǎng)基。試驗(yàn)開始前,選擇足量的克隆轉(zhuǎn)入新鮮無菌培養(yǎng)基中,并在試驗(yàn)條件下培養(yǎng)7~10 d。

        試驗(yàn)有效性要求為空白對照組浮萍葉片數(shù)的倍增期+需在2.5 d(60 h)及7 d內(nèi)的平均特定生長率大于0.275 d-1。

        1.1.2 試驗(yàn)儀器與耗材。

        電子天平(ALB-224型);智能型人工氣候箱(RXZ-1500B型);立式壓力滅菌器(LDZX-50KBS型);電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(DGG-9070A型);高速冷凍離心機(jī)(H2050R型);生物顯微鏡(CX21型);pH計(jì)(PB-10 型);照度計(jì)(540型);可容納500 mL試驗(yàn)液的全玻璃器皿。

        1.1.3 試劑。

        3,5-二氯苯酚(純度>99.97%)購自西格瑪奧德里奇中國;其他化學(xué)試劑(NaNO3、KH2PO4、MgSO4·7H2O、CaCl2·2H2O、Na2CO3、H3BO3、MnCl2·4H2O、Na2MoO4·2H2O、ZnSO4·7H2O、CuSO4·5H2O、Co(NO3)2·6H2O、FeCl3·6H2O、Na2-EDTA·2H2O)為市購分析純。

        1.2 試驗(yàn)方法

        1.2.1 培養(yǎng)基配制。

        參照OECD[9]標(biāo)準(zhǔn)配制SIS培養(yǎng)基,除Fe-EDTA 貯備液經(jīng)過 0.22 μm 硝酸纖維素濾膜滅菌外,其余貯備液經(jīng)高壓滅菌(120 ℃,15 min),4 ℃黑暗保存,備用。6種儲(chǔ)備液按比例混合,調(diào)節(jié)pH至6.5±0.2后無菌過濾使用。

        1.2.2 試驗(yàn)條件。

        試驗(yàn)用器皿均經(jīng)過121 ℃高壓滅菌30 min,試驗(yàn)溫度為(25±2)℃,光照強(qiáng)度為6 500~10 000 lx,光照周期為24 h連續(xù)光照[10]。

        1.2.3 浮萍生長抑制試驗(yàn)。

        稱取3,5-二氯苯酚0.025 4 g,用滅菌培養(yǎng)基配成100 mg/L溶液,用培養(yǎng)液稀釋為1.0、1.5、2.0、2.5和3.0 mg/L共5個(gè)濃度組,以空白(不加3,5-二氯苯酚)為對照,每個(gè)培養(yǎng)皿中放入12片浮萍(4株3葉浮萍),每濃度設(shè)置3個(gè)平行樣。

        每個(gè)結(jié)晶皿中的試驗(yàn)溶液為300 mL,試驗(yàn)采用靜態(tài)試驗(yàn)方式進(jìn)行,在試驗(yàn)開始后的0、3、5和7 d分別記錄浮萍的生長情況(包括浮萍葉片數(shù)、鮮重、干重),并在試驗(yàn)開始和結(jié)束時(shí)測定3,5-二氯苯酚濃度。

        1.2.4 浮萍生長指標(biāo)的計(jì)算。

        平均特定生長率(μ):

        式中,μi-j為從i時(shí)點(diǎn)到j(luò)時(shí)點(diǎn)的平均特定生長率(d-1);Ni為i時(shí)點(diǎn)的生物量;Nj為j時(shí)點(diǎn)的生物量;t為從i到j(luò)的時(shí)間間隔。

        平均特定生長率抑制率(Ir):

        式中,μc為對照組的平均值;μt為濃度組的平均值。

        產(chǎn)量為葉片數(shù)及其他變量(總?cè)~面積、干重或鮮重)在試驗(yàn)結(jié)束時(shí)與試驗(yàn)開始時(shí)的差值。對干重或鮮重而言,起始生物量通過測定與試驗(yàn)接種相同批次的浮萍來實(shí)現(xiàn)。各組的產(chǎn)量抑制百分率(Iy)計(jì)算如下:

        式中,bc為對照組試驗(yàn)結(jié)束時(shí)生物量與初始生物量之差;bT為濃度組試驗(yàn)結(jié)束時(shí)生物量與初始生物量之差。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 3,5-二氯苯酚對浮萍生長的影響

        由圖1可知,隨著3,5-二氯苯酚濃度的升高,浮萍生長的抑制作用增大,二者呈現(xiàn)明顯的劑量-效應(yīng)關(guān)系。隨染毒時(shí)間延長,各組浮萍的抑制作用逐漸增加。

        2.2 3,5-二氯苯酚對浮萍生長量的影響

        從表1可以看出,3,5-二氯苯酚對浮萍的葉片數(shù)具有明顯的抑制作用,而且這種抑制作用隨著濃度和時(shí)間的增大而增大。根據(jù)3,5-二氯苯酚對浮萍生長抑制的毒性數(shù)據(jù),基于葉片數(shù)的生長抑制率,通過概率單位法求得:浮萍3 d生長率受抑制達(dá)到50%的濃度(3 d-ErC50)為5.218 mg/L;浮萍5 d生長率受抑制達(dá)到50%的濃度(5 d-ErC50)為2.873 mg/L,95%置信區(qū)間為2.340~4.845 mg/L;浮萍7 d生長率受抑制達(dá)到10%的濃度(7 d-ErC10)為1.732 mg/L,95%置信區(qū)間為0.746~2.102 mg/L;7 d-ErC20為2.070 mg/L,95%置信區(qū)間為1.326~2.490 mg/L;7 d-ErC50為2.910 mg/L,95%置信區(qū)間為2.428~5.650 mg/L。

        2.3 3,5-二氯苯酚對浮萍干重和鮮重的影響

        由表2可知,經(jīng)不同濃度的3,5-二氯苯酚處理7 d后,3,5-二氯苯酚對浮萍的鮮重和干重的影響呈良好的濃度(劑量)-效應(yīng)關(guān)系。隨著處理濃度的增大,浮萍鮮重和干重與對照相比較明顯減少。

        根據(jù)試驗(yàn)測定結(jié)果,計(jì)算各濃度組及對照組的平均特定生長率、產(chǎn)量和抑制率后,通過概率單位法計(jì)算3,5-二氯苯酚的ErC10、ErC20、ErC50值及95%的置信區(qū)間如下:①基于鮮重的生長抑制率:浮萍7 d生長率受抑制達(dá)到10%的濃度(7 d-ErC10)為0.867 mg/L,95%置信區(qū)間為0~1.296 mg/L;浮萍7 d生長率受抑制達(dá)到20%的濃度(7 d-ErC20)為1.160 mg/L,95%置信區(qū)間為0.008~1.582 mg/L;浮萍7 d生長率受抑制達(dá)到50%的濃度(7 d-ErC50)為2.021 mg/L,95%置信區(qū)間為1.425~17.159 mg/L;②基于干重的生長抑制率:7 d-ErC10值為0.884 mg/L,95%置信區(qū)間為0.070~1.328 mg/L;7 d-ErC20值為1.303 mg/L,95%置信區(qū)間為0.323~1.742 mg/L;7 d-ErC50值為2.731 mg/L,95%置信區(qū)間為2.070~8.506 mg/L。

        2.4 3,5-二氯苯酚對浮萍抑制率的影響

        從圖2和圖3可以看出,3,5-二氯苯酚對浮萍的生長具有明顯的抑制作用,對浮萍不同測試指標(biāo)的毒性從大到小依次為鮮重、 干重、葉片數(shù)。

        3 結(jié)論

        該研究以浮萍為處理對象,研究3,5-二氯苯酚對浮萍生長曲線的影響,并考察3,5-二氯苯酚對其葉片數(shù)、鮮重和干重的毒性效應(yīng),結(jié)果表明,隨著濃度的增高,3,5-二氯苯酚對浮萍的生長具有明顯的抑制作用,而且濃度越高抑制作用越強(qiáng);不同濃度的3,5-二氯苯酚處理組,浮萍體干重和鮮重都有不同程度的減少,而且處理濃度越高越少;3,5-二氯苯酚對浮萍不同測試指標(biāo)的毒性從大到小依次為鮮重、干重、葉片數(shù)。

        參考文獻(xiàn)

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        [9] OECD.Guidelines for the testing of chemical,221 Lemna sp.growth inhibition test[S].Paris:OECD,2006.

        [10] 環(huán)保部化學(xué)品登記中心,《化學(xué)品測試方法》編委會(huì).化學(xué)品測試方法-生物系統(tǒng)效應(yīng)卷(2)[M].2版.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,2013.

        基金項(xiàng)目 上海化工研究院科研計(jì)劃項(xiàng)目(N307-2016jczx-01)。

        作者簡介 姚洪偉(1987—),女,山東菏澤人,工程師,碩士,從事環(huán)境安全評(píng)價(jià)研究。

        *通信作者,高級(jí)工程師,碩士,從事環(huán)境安全評(píng)價(jià)。

        收稿日期 2020-04-07

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