外来化合物对细胞生理代谢的影响,急性Zncl2染毒对小麦幼苗SOD活力影响

外来化合物对细胞生理代谢的影响

—急性Zncl2染毒对小麦幼苗SOD活力影响

学院：生命科学学院

专业：生物工程

年级：2010级 姓名： 学号：

指导老师：李翠兰

外来化合物对细胞生理代谢的影响 —急性Zncl2染毒对小麦幼苗SOD活力影响

生命科学学院 2010级 生物工程

姓名：杨晓丽 学号：2010316039 指导教师：李翠兰

摘要：本实验以小麦幼苗为实验对象，从Zn2+毒性的氧化损伤出发，测定染不同浓度的Zncl2（浓度依次为

100mg/L、200mg/L、400mg/L、800mg/L和1600mg/L）后小麦幼苗茎叶组织中的SOD的活性变化，以此探索ZnCl2对小麦幼苗茎叶组织SOD酶活性的影响，为研究细胞分子水平毒性机制提供科学依据,并对Zncl2影响SOD酶的活性的机制进行了简单分析。 由小组实验可得，与对照组相比，浓度100mg/L的Zncl2处理后小麦SOD酶的活性显著下降。由大组综合实验说明不同浓度的Zncl2对小麦幼苗SOD酶的活性的影响不同。

关键词：Zncl2 ,小麦幼苗,SOD活力

前言：

锌作为一种有害重金属元素，前人对其在植物体内迁移途径、分布规律、毒害机理等方面已进行了大量的研究，形成了较为清晰的锌生态生理效应。种子萌发既是植物生活周期的起点，也是植物感知外界环境的最初生命阶段，因而，研究种子在萌发阶段受重金属污染的影响具有重要的现实意义。已有研究表明，锌对植物的伤害首先会表现在种子的萌发和幼苗生长的变化上。植物种子发芽毒性试验较其他毒性试验方法有两大优点：一是方法简单，持续时间短；二是这种方法对毒物毒性比较敏感。[1]

超氧化物歧化酶SOD，是生物体内重要的抗氧化酶，广泛分布于各种生物体内，如动

[2]

物，植物，微生物等。SOD具有特殊的生理活性，是生物体内清除自由基的首要物质。SOD催化使对抗体有关的超氧阴离子变成双氧水，随后被双氧水分解，保护机体免受超氧阴离子的影响。

1 实验材料与方法

1.1实验材料

小麦幼苗 0.05mol/L PBS缓冲液 SOD试剂盒 冰醋酸 5个不同浓度Zncl2溶液（100mg/L ,200mg/L,400mg/L,800mg/L,1600mg/L)

1.2实验仪器

离心机 分光光度计 天平 恒温水浴锅 冰浴 微量移液器（50μL,100μL） 研钵 离心管 一次性塑料管

1.3试验方法

1.3.1 Zncl2染毒处理实验及粗酶提取液的制备

播种5～6h,萌发24～36h后将露白的种子随机摆放于培养皿中，30～40粒/皿左右，生长7天后，分别用不同浓度的Zncl2溶液处理8天后，取茎叶0.2～0.3g,按1:20加入预冷的PBS液（1/3用于研磨，2/3用于清洗，小范围研磨，便于冲洗）冰浴研磨，并用剩余的PBS液冲洗入离心管，8000rpm离心15min,上清液即为5%的粗酶提取液，用于SOD酶活性的测定。 1.3.2总SOD酶活测定 总SOD酶活测定按表进行

试剂 SOD试剂1 测定管（4个） 1ml 对照管 1ml 粗酶提取液 蒸馏水 SOD试剂2 SOD试剂3 SOD试剂4 显色剂 40μL 100μL 100μL 100μL 0 40μL 100μL 100μL 100μL 2ml 充分摇匀，置于37C冰浴40min 2ml

混匀置室温10min,于波长550nm处，1cm光径比色环，蒸馏水调零，

比色

说明：通过实验探索可知粗酶提取液量为40μL时最适宜。

总SOD活力（U/g)对照管OD测定管OD反应应液总体50%样品测试前的稀释倍数对照管OD取样样2 结果与分析

2.1不同浓度Zncl2溶液处理小麦茎叶总SOD酶活性

Zncl2浓度（mg/L） 100 200 400 800 1600

由表可知，当Zncl2浓度为100mg/L时，与对照组相比，SOD酶的活性增加，当Zncl2

浓度为200mg/L,400mg/L,800mg/L和1600mg/L时，与对照组相比，SOD酶的活性减小。

各重复的总SOD酶活力 1 2 3 4 930.13 1183.80 887.85 总SOD平均值±标准差 1078.1025±202.75837 0（对照） 1310.63 915.07 869.32 634.29 1138.07 1286.52 1385.48 1484.44 1323.6275±147.75537 1098.08 1006.58 1143.84 1040.8925±101.45154 457.53 983.14 457.53 951.43 594.79 780.78 348.86 594.7925±194.11967 878.3775±225.04603 729.4300±298.62904 1084.42 1041.04 607.27 2.2不同浓度Zncl2溶液处理组之间SOD酶活的t-检验P值

P 100 0mg/L 0.107 * 100mg/L — 200mg/L — 400mg/L — 800mg/L —

200 0.800 0.066 — — — 400 0.004 * * 0.000 * * 0.006* * — — 800 0.184 0.006 * * 0.276 0.065 — 1600 0.027 * 0.001 * * 0.045 * 0.364 0.316

说明：当P>0.05时，差异不显著，P<0.05时,差异显著，用“*”表示。P<0.01时，差异极显著，用“* *”表示。

由表可知:

Zncl2浓度为100mg/L与Zncl2浓度400mg/L、800mg/L及1600mg/L相比，SOD酶活的差

异极显著，说明Zncl2浓度为100mg/L与其他三个浓度对小麦幼苗SOD酶活的影响差异极大。

Zncl2浓度为200mg/L与Zncl2浓度400mg/L相比，SOD酶活的差异极显著，说明该浓度对小麦幼苗SOD酶活的影响差异极大。Zncl2浓度为200mg/L与Zncl2浓度800mg/L相比时，SOD酶活的差异不显著，说明该浓度对小麦幼苗SOD酶活的影响不明显。Zncl2浓度为200mg/L与Zncl2浓度1600mg/L相比，SOD酶活的差异显著，说明该浓度对小麦幼苗SOD酶活的影响较明显。

Zncl2浓度为400mg/L与Zncl2浓度800mg/L相比，SOD酶活差异不显著，说明该浓度对小麦幼苗SOD酶活的影响不明显。Zncl2浓度为400mg/L与Zncl2浓度1600mg/L相比，SOD酶活差异不显著，说明该浓度对小麦幼苗SOD酶活的影响不明显。

Zncl2浓度为800mg/L与Zncl2浓度为1600mg/L相比，SOD酶活的差异不显著，说明该浓度对小麦幼苗SOD酶活的影响差异不明显。

当Zncl2浓度为100mg/L时，与对照组相比，SOD酶活的差异极显著，说明该浓度对小麦幼苗SOD酶活的影响均极明显。当Zncl2浓度分别为400mg/L时，SOD酶活的差异不显著，说明该浓度对小麦幼苗SOD酶活的影响不明显。当Zncl2浓度分别为1600mg/L时，SOD酶活的差异显著，说明该浓度对小麦幼苗SOD酶活的影响较明显。

2.3 SOD酶活性在不同浓度下的均值图如下

由图可知当Zncl2浓度≤100mg/L时，SOD酶活性增加；当Zncl2浓度大于100mg/L且小于400mg/L时，SOD酶活性减小；当Zncl2浓度大于400mg/L且小于800mg/L时，SOD酶活性增加；当Zncl2浓度大于800mg/L时，SOD酶活性减小。

3 讨论与分析

土壤Zn含量超过200mg／kg时便会造成污染，但有些作物可以忍耐高浓度的土壤Zn，如土壤Zn含量达400 mg／kg对烟草生长仍无不良影响；土壤中低含量Zn(100 mg／kg)可提高小麦幼苗叶绿素含量，但高含量(≥500mg／kg)Zn对小麦叶绿素的代谢有毒害作用。[3]植物吸收过量Zn对生长发育产生毒害的原因之一是叶绿素合成受阻，叶片失绿，吲哚乙酸合成酶活性下降，使植物体内吲哚乙酸含量下降到次佳水平，并因此抑制生长。[4]Zn对基因

2+

表达的干扰作用远大于对其结构的破坏作用，这也可能是重金属致毒的重要机理。过量Zn可能使大量重金属离子进入植物体内而干扰离子间原有的平衡系统，造成正常离子的吸收、运输、渗透和调节等方面的障碍，从而使代谢过程紊乱。[5]也可能是较多量的单一重金属进入植物体以后，与某些酶蛋白的非活性基团结合并使其变性，或取代某些酶和蛋白质行使其功能时所必需的特定元素[6]。

2+

由本实验原理可知小麦幼苗在较低浓度的Zn离子胁迫下，表现出一定的“应答”，即

2+

当锌离子浓度分别为100mg/L时，SOD酶活性有上升的趋势，当Zn浓度为200mg/L时，开始下降。这是由于在金属离子的刺激下，抗氧化酶系统被调动起来，许多解毒、防御性的酶合成增加，活性增强，有的能诱导产生金属结合蛋白，从而降低重金属毒性[7]。而较高的金属离子浓度下，小麦幼苗SOD活性的自身调节不能解决逆境带来的伤害，SOD酶活逐渐下降。这是由于植物对重金属的胁迫是有限度的，在高浓度重金属毒害下，细胞结构被破坏，功能丧失，蛋白质浓度的降低在所难免。[8]

由本组实验可得，不同浓度的Zncl2对小麦幼苗SOD酶的活性的影响不同。但与此同时发现其结果与所知实验原理稍有不符。推测其原因有二，一是当天所用小麦幼苗因在Zncl2溶液内浸泡培养过久，而导致其应答机制变得迟钝，酶活性不再提升。二是由表一可知，Zncl2浓度为200mg/L，400mg/L，800mg/L和1600mg/L的小组实验的重复性都不太好，致使所得结果不具有普遍代表性。

参考文献

[1]何俊瑜，任艳芳，任明见，王阳阳.镉对小麦种子萌发、幼苗生长及抗氧化酶活性的影响.华北农学报．2009，24(5)：35—39

[2]李春喜,张志娟,张黛静,等.Cu2+、Zn2+胁迫对小麦幼根SOD活性及其基因表达的影响.中国农业科技导报，2011，1(4)：92—98

[3]Hao F S, Wang X C, Chen J. Involvement of plasma-membrane NADPH oxidase in nickel-induced oxidative stress in roots of w h ea ts eedlings[ J].P lantS cience,2 006,1 70;1 51一158.

[4]张利红;李培军;李雪梅.镉胁迫对小麦幼苗生长及生理特性的影响 . 生态学杂志，2005，10(4)：458-460 [5]丁海东，万延慧，齐乃敏，等.镉和锌对番茄幼苗抗氧化酶活性的影响.仲恺农业技术学院学报.2004，7(2)：37—41

[6]Rao M K V, Sresty T V S. Antioxidative parameters in the seedlings of pigeonpea in response to Zn and Ni stresses [J].Pla n tS cience,2 000,1 57:113一128.

[7] 郝福顺,崔香环,孙立.荣镍对小麦根抗氧化酶活性和抗氧化剂含量的影响.河南大学学报(自然科学版).2006,36(4):21-23.

[8]郭秀璞,孔祥生,张妙霞.锌对小麦镉毒害的缓解效应.河南农业大学学报.1999,2:211-214

The Influence of External Compounds on The Physiological Metabolism of Cells

-Effect of Zncl2 to The Wheat Seedlings SOD Vitality

College of life science Biological Engineering Yang Xiaoli 2010316039

(No. 92 Wucheng road ,Taiyuan )

Abstract:Measure the change of SOD vitality of wheat seedlings after infected by Zncl2

with different concentration（100mg/L、200mg/L、400mg/L、800mg/L and 1600mg/L) to discuss to the influence of Zncl2 on the vitality of SOD of wheat seedlings stem and provide the scientific basis for the study of the cell and molecular level toxicity mechanism,Taking the wheat seedlings as the experimental object and starting with oxidative damage of Zn2+ toxicity.From the our part result, we can know SOD vitality increases comparing with the control group when the concentration of Zncl2 is 100 mg/L, and the increase of vitality of SOD is extremely obvious.From the result, The experiment shows that the Zncl2 with different concentrations have a different influence on SOD vitality of wheat seedlings.

Keywords: Zncl2 Wheat Seedlings SOD Vitality