多環(huán)芳烴(菲)跨小麥根系界面的傳輸機(jī)制.pdf

1、多環(huán)芳烴（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，PAHs）是指含有兩個(gè)或兩個(gè)以上的苯環(huán)，以線狀、角狀或簇狀方式排列的稠環(huán)型化合物。這類物質(zhì)具有強(qiáng)烈的致癌、致畸、致突變性，是一類持久性難降解有機(jī)污染物（Persistent Organic Pollutants，POPs）。因此，PAHs在環(huán)境中的行為、歸趨及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估越來越受到人們的重視。環(huán)境中超過90％的PAHs殘留在土壤里，當(dāng)植物在PAHs污染的土壤或水體中

2、生長時(shí)，由于植物的吸收作用使自身受到污染，從而對(duì)人類和動(dòng)物的健康構(gòu)成威脅。然而，迄今人們對(duì)植物根系吸收PAHs的機(jī)制還知之甚少。所以，研究PAHs如何進(jìn)入植物體內(nèi)和食物鏈的過程，對(duì)生產(chǎn)無PAHs污染的農(nóng)產(chǎn)品、運(yùn)用植物修復(fù)PAHs污染的土壤或水體以及進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估具有重要的意義。為此，本論文以小麥為供試材料，以菲（PHE）為PAHs的代表，通過室內(nèi)水培和土培等一系列試驗(yàn)研究了PHE跨小麥根系界面的傳輸機(jī)制。
　　 采用小麥水

3、培試驗(yàn)，研究了小麥根系對(duì)PHE的吸收方式。結(jié)果表明，在36 h內(nèi)，小麥根系在菲含量為5.62μM的Hoagland營養(yǎng)液中的吸收過程可分為兩個(gè)階段：快速吸收階段（0～2 h）和慢速吸收階段（2～36 h）。對(duì)PHE濃度與小麥根系PHE吸收量進(jìn)行擬合，可以得到米氏常數(shù)Km為23.7μM，最大吸收速率Vmax為208 nmol/（g鮮重·h），這說明小麥對(duì)PHE的吸收是通過載體運(yùn)輸?shù)倪^程；小麥根系吸收PHE和萘的競(jìng)爭(zhēng)試驗(yàn)進(jìn)一步說明了此過程的

4、存在。低溫或2，4-二硝基苯酚（DNP）均可抑制小麥對(duì)PHE的吸收，這表明PHE的吸收依賴新陳代謝作用。在PHE溶解度范圍內(nèi)，小麥根系主動(dòng)吸收PHE的量可高達(dá)吸收總量的40％。根系吸收PHE導(dǎo)致營養(yǎng)液pH值的升高，似乎表明小麥根系對(duì)PHE的吸收是通過與H+形成共運(yùn)對(duì)的共運(yùn)門（symport或co-transport）方式進(jìn)行的。因此，需載體協(xié)助和耗能的主動(dòng)過程參與了小麥根系對(duì)PHE的吸收。
　　 小麥根系吸收通道的抑制試驗(yàn)表明，

5、當(dāng)營養(yǎng)液中加入不同類型和濃度的水通道抑制劑時(shí)，均可對(duì)PHE的吸收產(chǎn)生明顯的抑制作用，抑制率可到達(dá)31.05％～37.93％，說明了水通道是小麥根系吸收PHE重要通道；陰離子通道、Ca2+通道和K+通道分別受到抑制時(shí)，小麥根系PHE的吸收與對(duì)照相比，抑制率分別為3.93％～8.34％、-0.58％～7.78％和-7.12％～6.50％，均未達(dá)到顯著性水平（p<0.05），這說明PHE不是通過這三種通道途徑吸收的。
　　 用含不同濃

6、度的PHE、K+和NO3-的反應(yīng)液體系研究了小麥根系A(chǔ)TPase活性、質(zhì)膜H+-ATPase活性和硝酸還原酶（NR）活性的變化，以探討植物根系吸收PHE的酶學(xué)機(jī)制。結(jié)果表明，PHE對(duì)ATPase、質(zhì)膜H+-ATPase和NR活性均有誘導(dǎo)激活作用，并且其在反應(yīng)液中濃度越大，三者的活性越強(qiáng)。ATPase和質(zhì)膜H+-ATPase活性均在反應(yīng)液pH為8.0，NR活性在反應(yīng)液pH為7.5時(shí)達(dá)到最大。ATPase和NR的活性能相互促進(jìn)，且具有顯著或

7、極顯著的正相關(guān)關(guān)系（rmax=0.996**）；二者與PHE之間也呈現(xiàn)出了顯著或極顯著的正相關(guān)關(guān)系，ATPase和NR與PHE之間的最大正相關(guān)系數(shù)rmax分別為0.977**和1.000**。土壤中能氧化分解PHE的多酚氧化酶和過氧化氫酶的活性分別在PHE加入土壤后的第14 d達(dá)到最大和第7 d降至最小，相應(yīng)的激活率和抑制率范圍是14.72％～46.52％和36.13％～94.79％；二者之間也達(dá)到了極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（γmax=-0.5

8、99**）。
　　 不同代謝抑制劑對(duì)小麥根系吸收PHE的影響結(jié)果表明，DNP、NaN3、KCN和Aresenate對(duì)PHE被小麥吸收時(shí)有顯著的抑制作用，且抑制作用隨其濃度的增大而增強(qiáng)；不同抑制劑對(duì)小麥根系吸收PHE的抑制率大小也不一樣，例如，當(dāng)DNP、NaN3、KCN和Aresenate均處于較高濃度（其濃度分別為10-5M、10-3M、10-2M和10-1M）時(shí)的抑制率分別為59.55％、51.99％、21.27和33.17％