（环境科学专业论文）多氯联苯（pcbs）对模式植物拟南芥的毒效应机制研究.pdf

多氯联苯( p c b s ) 怼摸式植物拙毒芬匏毒谩赢祝韵醉究 a b s t r a c t p o l y c l o r i n a t e db i p h e n y l s ( p c b s ) a r eh i g h l yp e r s i s t e n ta n dt o x i co r g a n i c s u b s t a n c e s , a n da r ee x t r e m e l yh y d r o p h o b i ca n db i o a c c u m u l a t i v e i no r d e rt o u n d e r s t a n dt h em e c h a n i s m sa n dt o x i ce f f e c t so np l a n t so fp c b si nl o wd o s e s ，t h e m o d e l p l a n t , a r a b i d o p s i st h a l i a n a , w a se x p o s e dt op c bc o n g e n e r s ( p c b 2 8 、p c b 5 2 、 p c b 7 7 、p c b l 0 1 、p c b l 3 8 、p c b l 5 3 ) r a n g i n gi nc o n c e n t r a t i o nf r o mi p g m lt o 1 0 t t g m l e f f e c t so ng r o w t ho fp l a n t s ，o x i d a t i v er e s p o n s e ，a n dp h o t o s y n t h e t i c p r o c e s s e sw e r ea s s e s s e d l a s t l y , t h ed a t aw e r ea n a l y z e dt od e t e r m i n ei fc o r r e l a t i o n s e x i s tb e t w e e nt o x i c i t ya n dk o w ( o e t a n o l w a t e rp a r t i t i o n c o e f f i c i e n t s ) o fp c b c o n g e n e r s t h em a i nr e s u l t so b t a i n e df r o mt h es t u d ya r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) b o t hah o m e s i sa n dt o x i ce f f e c to fp c b sw e r ef o u n di na r a b i d o p s i s l o w l e v e le x p o s u r ei n d u c e dah i g hg r o w t hr a t ei na r a b i d o p s i s , b u t1 0 l x g m lo fa l lp c b c o n g e n e r sc a u s e das h a r pd e c l i n ei nb i o m a s sl e v e l sa n dc h l o r o p h y l lac o n t e n t t h e c o n t e n to fl i p i do x i d a t i o np r o d u c t sm d a ( p l e a s ed e f i n em d at h ef i r s tt i m ey o uu s e i t ) a n dm e m b r a n ep e n e t r a t i o nw e r ee n h a n c e d 、析t i la ni n c r e a s ei nt h ec o n c e n t r a t i o n o fp c b s t h ea c t i v i t yl e v e lo fa n t i o x i d a n te a l z y r f l e sw e r ei n c r e a s e db yt h es t x e s $ o f p c be x p o s u r e c h a n g e s i ns o d ( s u p e r o x i d a s e d i m u t a s e ) a n d p o d ( p e r o x i d i a s e ) w e r ed i f f e r e n t , w h i c hi m p l i e st h a tt h eb a l a n c eo f r e a c t i v eo x y g e ns p e c i e si nt h ep l a n t h a db e e nd i s t u r b e d ，a n dt h a ts o da n dp o de x h i b i ta ni m p o r t a n tr o l ei nt h ep l a n t s d e t o x i f i c a t i o np r o c e s s ( 2 ) t h es t r e s s i m p a c t so fp c b so np h o t o s y n t h e s i s - r e l a t e dp r o c e s s e so f a r a b i d o p s i sa r es i g n i f i c a n t t r e a t e da r a b i d o p s i sl e a fc e l l ss h o w e dad i s r u p t i o no f c h l o m p l a s t i cs t r u c t u r e s i na d d i t i o n , a l lp c bc o n g e n e r st r e a t m e n t sa l s oi n d u c e da d e c l i n ei nn e tp h o t o s y n t h e t i cr a t e ( p n ) 、s t o m a t a lc o n d u c t a n c e ( c - s ) 、t r a n s p i r a t i o nr a ：t e ( t r ) 。a n dc h a n g eo fi n t e r c e l l u l a rc 0 2c o n c e n t r a t i o n p c be x p o s u r ea l s oi n d u c e d s t r o n ge x p r e s s i o no ft h er b c s - e n c o d e ds u b u n i to ft h er u b i s c oe n z y m e ，w h i c h c o n f e r r e dar e d u c t i o no ft h ec h l o r o p h y l lp r e c u r s o r , m p ( m g - p r o t o p o r p h y r i ni x ) t h e s er e s u l t ss u g g e s tt h a tp c bt o x i c i t yo fa r a b i d o p s i si sp r e s e n t e db yi n d u c t i o no f o x i d a t i v es t r e s s , c h l o r o p l a s td a m a g e ，a n dt h ei n h i b i t i o no fc h l o r o p h y l lp r e c u r s o r 多氯联苯( p c b s ) 怼模式植物拟南莽的毒效庇枧4 研究 b i o s y n t h e s i s ( 3 ) t h e p h y t o t o x i c i t yo f p c b s o n a r a b i d o p s i s a r er e l a t e d t o k o w b y a n a l y z i n g t h ec o r r e l a t i o nb e t w e e nb i o m a s sl e v e l s 、c h l o r o p h y l l 、m d ac o n t e n to fa r a b i d o p s i s ， a n dk o wo fp c bc o n g e n e r s h 、懈f o u n dt h a tp c bc o n g e n e r 8w i t ht h el o w e rk o w h a dt h eh i 。g h e rt o x i c i t yt oa r a b i d o p s i s k e y w o r d s ：p o l y c h l o r i n a t e db i p h e n y l s , a r a b i d o p s i s ，t o x i ce f f e c t , o x i d a t i v e s t r e s s ， p h o t o s y n t h e s i s i i i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝江盘茔或其他教育机 构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献 均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名；俪臣签字r 期：功。7 年占月7 同 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解凿姿盘鲎有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和 借阅。本人授权堑鎏盘鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：f 可眨 导师签名： 签字日期：劲t 社6 月7 1 = 4 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 签字日期：砷月 电话： 邮编： 7 同 寥氯联苯( p c b s ) 对模式植物拟南芥的毒镘应机翩研究 第一章前言 多氯联苯( p o l y c h l o r i n a t e db i p h e n y l s ，简称p c b s ) 是一组由一个或多个氯 原子取代联苯分子中的氢原子而形成的化学性质极其稳定的氯代烃类化合物 ( 毕新慧，2 0 0 1 ) ，具有较高的辛醇水分配系数，可溶于生物的脂肪组织中，并 通过食物链传递和浓缩富集( 江艳等，2 0 0 4 ) ，对人类健康危害极大( 石碧清等， 2 0 0 5 ) 。由于p c b s 的大量生产和使用，通过废物排放、储油罐泄露、挥发和干 湿沉降等原因进入土壤及相连的水环境中，导致了全球性环境污染。1 9 7 9 年， 美国国家环保局( u se p ：a ) 将p c b s 等七种工业混合物列入优先监测物黑名单。 2 0 世纪7 0 年代p c b s 被限制或禁止生产和使用，2 0 0 1 年5 月，被列为关于 持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约1 2 种特别有害的持久性有机污染物 ( p o p s ) 之一( 余刚等，2 0 0 1 ) 1 1p c b s 的植物毒眭研究现状 p c b s 的植物毒性效应研究较少，且以浮游植物为主，陆生植物和水生植 物方面仍然缺乏大量的研究和机理探讨。 ( 1 ) 对植株生物量和细胞生长的影响 p c b s 可从植株水平上影响植物的生长和生物量水平，作用效果包括抑制 和刺激两方面。如9 0 0 1 8 0 0 g k gp c b s 暴露下，桐花树( a e g i c e r a sc o r n i c u l a m m ) 幼苗的茎高、茎径、茎体积和生物量的生长量均极显著高于对照( 刘亚云等， 2 0 0 6 ) 大豆在含1 0 - 1 0 0 0 m g k g a m e l o r l 2 5 4 的土壤中生长数十天后，植株高度 和鲜重受到抑制( w e b e ra n dm r o z e k , 1 9 7 9 ) 。1 0 0 0 m g k ga r o e l o r l 2 5 4 胁迫能抑 制甜菜的植株高度，地上部鲜重，以及水份吸收( s t r e k ，1 9 8 1 ) 。2 2 i t g k gp c b s 胁迫6 天后，沙土中互花米草( s p a r t i n aa l t e r n i f l o r a ) 的植株高度，叶片数和茎 数分别为对照的3 0 ，2 5 ，3 0 0 ( m r o z e k e t a l ，1 9 8 3 ) 。 在浮游植物方面，p c b s 也能够通过抑制细胞分裂降低藻类的生长速率。 l a r s s o n 等( 1 9 7 5 ) 发现3 0 0 p p ba r o e l o r l 2 4 2 胁迫使绿藻( s c e n e d e s m u s o b t u s i u s c u l u s ) 细胞的生长和细胞活力受到抑制。f i s h e r 和w u r s t e r ( 1 9 7 3 ) 研 究表明l o p g la r o e l o r l 2 5 4 可对两种海洋硅藻( t h a l a s s i o s i r ap s e u d o n a n a 和 r h i z o s o l e n i as e t i g e r a ) 和海洋绿藻( d u n a l i e l i at e r t i o l e c t a ) 产生胁迫效应。 多氯联苯( p c b s ) 对模式植物拟南莽的毒效应机翩研究 ( 2 ) 对光合作用过程的影响 c o 衄c r ( 1 9 8 1 ) 等认为光合作用是植物对p c b s 反应最敏感的毒性指标。 许多学者用”c 标记的c 0 2 研究了p c b s 对光合作用过程中碳素吸收和碳素固 定的影响。s 6 d e r g r e n 和g e l i n ( 1 9 8 3 ) 发现2 6 岭，lc l o p h e na 5 0 暴露下浮游植 物生物量增加，碳素吸收能力下降，同时也指出p c b s 的抑制作用与生物的密 集程度相关性很大。l u a r d ( 1 9 7 3 ) 报道了a r o e l o r l 2 5 4 对绿藻( s c e n e d e s m u a q u a d r i c a u d a ) 碳素吸收的影响，发现在o 1 鹇几低剂量下抑制率为2 0 ，当浓 度达到l m g l 时，抑制率为6 5 。c o l e 和p l a p p ( 1 9 7 4 ) 研究表明a r o e l o r l 2 5 4 可抑制绿藻( c h l o r e l l a p y r e n o i d o s a ) 的生长和碳素固定，且藻细胞数的增加能 够减轻a r o c l o r l 2 5 4 的抑制效应。e w a l d 等( 1 9 7 6 ) 发现a r o e l o r l 2 2 1 在4 4 m g l 低剂量时能够显著抑制藻的叶绿素含量和碳素固定，并影响氨基酸的代谢。 l u a r d ( 1 9 7 3 ) 报道了1 0 0 斗g 几a r o c l o r l 2 5 4 对绿藻( d u n a l i e l l a t e r t i o l e c t a ) 碳素 吸收的影响，1 0 0 肛g la r o c l o r l 2 5 4 暴露下，碳素吸收降低为对照的6 5 ， 1 0 0 0 肛# l 时，则进一步降低为5 9 。m i c h a e l s 等( 1 9 8 2 ) 研究发现a r o c l o r l 2 5 4 能够影响海洋硅藻( t h a l a s s i o s i r ap s e u d o n a n a ) 的光合作用，并指出a r o e l o r s 对硅藻的抑制作用主要包括碳素同化和细胞分裂。m c n a u g h t ( 1 9 8 4 ) 研究表明 六氯联苯浮游植物的光合作用可产生抑制效应：l o r t g la r o c l o r l 2 5 4 胁迫使海 洋藻t h a l a s s i o s i r a 的细胞生物量、细胞碳素固定能力、叶绿素a 含量下降( p o w e r s ， 1 9 7 7 ) 。o c o n n o r s ( 1 9 7 8 ) 发现l 嵋几p c b s 对硅藻的光合作用，细胞生物量， 以及叶绿素a 含量产生了抑制影响。 通过水生植物和浮游植物的研究发现，p c b s 可破坏叶绿体超微结构，影 响叶绿素含量。a r o c l o r l 2 5 4 在5 和1 0 肛g ，l 剂量下对海洋浮游植物有胁迫影响， 细胞分裂，叶绿素a 合成，以及碳素吸收均被抑制，种群的生长速率降低2 0 5 0 ( b i g g s 。1 9 7 8 ) 。m a h a n t y ( 1 9 7 5 ) 研究发现2 5 m g l 和5 0 m g l 剂量的a r o c l o r l 2 4 2 能对水生被子植物少根紫萍( s p i r o d e l ao l i g o r h i z a ) 的生长和生物体形态产生影 响，叶片面积减小，但数目增加，且叶片失绿出现非正常的条纹状萎黄，l o o m g l 剂量有致死作用；进一步研究表明，5 m e t e 低剂量a r o c l o r l 2 4 2 胁迫下，植株 的生长受到抑制，且叶片出现条纹状的萎黄表型，叶绿素含量和总r n a 含量 减少，而d n a 水平不发生变化( m a h a n t ya n dm c w h a , 1 9 7 6 ) 。刘亚云( 2 0 0 7 1 ) ) 2 多氯联苯( p c b s ) 怼模式植物椽南莽铃毒彀赢机靓研究 等研究表明1 8 0 2 7 0 0 l ag k gp c b s 对秋茄( k a n d e l i ac a n d e l ) 幼苗的生长无抑制， 但却能影响叶绿素含量，且叶绿素a p a 值有所升高，叶片水势呈上升趋势，游 离脯氨酸含量和膜脂过氧化产物都有所增加。 p c b s 能够破坏膜功能，增加膜的流动性( r e i c he ta 1 ，1 9 8 1 ) ，损伤藻类细 胞及叶绿体和线粒体等细胞器超微结构。1 1 t g m la r o c l o r l 2 5 4 胁迫下s p i r o d e l a 叶绿体几乎完全解体，而其他的细胞器未受到显著影响( m a h a n t ya n df i n e r a n ， 1 9 7 6 ) 。m a h a n t y ( 1 9 8 3 ) 发现l p g r i l la r o e l o r l 2 4 2 胁迫耐受性不同的四种淡水 藻类4 8 小时后，耐受型藻类细胞内部结构和胞浆移动f 常，而敏感型藻类细胞 超微结构出现明显的损伤表型，其中叶绿体最敏感，损伤程度最大且不可逆。 ( 3 ) 对群落结构的影响 由于不同藻类对p c b s 的敏感性不同，故p c b s 暴露下浮游植物的群落结 构会发生改变。m o s s e r 等( 1 9 7 2 ) 研究了p c b s 对海洋硅藻和海洋绿藻的影响， 1 一1 0 旭几p c b s 暴露下，硅藻较为敏感，胁迫增加了绿藻的群落优势。l u n d y 等 ( 1 9 8 4 ) 研究了a r o c l o r l 2 5 4 对两种海洋硅藻( p h a e o d a c t y l u mt r i c o r n u t u m 和 c y c l o t e l l ac r y p t i c a ) 相对生物量的影响，结果表明l o “g ，la r o c l o r l 2 5 4 胁迫6 天 后，p h a e o d a c t y l u m 与c y c l o t e l l a 的生物量之比从对照值o 8 增至2 6 3 b i g g s 等( 1 9 7 9 ) 发现，当两种海洋硅藻( t h a l a s s i o s i r ap s e u d o n a n a 和d u n a t i e t l a t e r t i o l e c t a ) 暴露于5 0 h g ，la r o c l o r l 2 5 42 天后，群落优势从t h a l a s s i o s i r a p s e u d o n a n a 向d u n a l i e l l at e r t i o l e c t a 发生转变。 g l o o s e h e n k o 和g l o o s e h e n k o ( 1 9 7 5 ) 对从g r e a tl a k e 中选取的三种藻类 进行了1 - 5 0 p g l 浓度范围内a r o e l o r s 的暴露试验，发现1 0 5 0 r t g l 和1 - 5 i _ t g r l a r o e l o r l 2 4 2 分别胁迫3 天和7 天能够降低硅藻s y n e d r a a c u s 的生长，而绿藻 s c e n e d e s m u sq u a d r i c a u d a 则在各浓度范围内存在时间的滞后，且在3 天后出现 指数生长( 除2 0 和5 0 i _ t g l 剂量) 。另一种绿藻a n k i s t r o d e s m u sf a l c a t u s 较为敏 感，在所有剂量暴露下生长均受到显著抑制。f i s h e r 等( 1 9 7 4 ) 的研究也表明 当几种浮游植物共同暴露于p c b s 时，t h a l a s s i o s i r a p s e u d o n a n a 较为敏感。f i s h e r 等( 1 9 7 6 ) 研究了l 肛g l 1 2 5 4 对海洋硅藻t h a l a s s i o s i r a p s e u d o n a n a 的影响，并 发现硝酸盐能够显著缓解p c b s 的抑制作用。指出，浮游植物的生长受氮素的 调节，所以p c b s 等污染物对其生长的作用随季节变化。f i s h e r ( 1 9 7 5 ) 等认 多氧联苯( p c b s ) 对模式植物拟南莽的莓设赢机锄研究 为自然条件下，即使p c b s 达到文献报道的最高浓度，浮游植物总的碳素固定 能力也未受影响，但是物种的多样性和群落结构可能会发生变化。 ( 5 ) 其他 少数学者报道了p c b s 对植物抗氧化酶活性的影响。刘亚云等( 2 0 0 7 ) 通 过盆栽实验研究了p c b s 对桐花树( a e g i c e r a sc o r n i c u l a t u m ) 幼苗膜脂过氧化产 物丙二醛( m d a ) 以及膜保护酶系统的影响，结果表明随着p c b s 浓度的提高， 桐花树幼苗叶片s o d 活性呈单峰曲线变化，而p o d 活性和m d a 含量呈单谷 曲线变化。m a e k o v a 等( 1 9 9 7 ) 通过悬浮细胞研究发现发现，p c b s 胁迫使植物 细胞p o d 活性下降。另外，p c b s 对植物的致突变效应鲜见报道。k l e k o w s k i ( 1 9 8 2 ) 研究了由于填埋废旧变压器而受p c b s 严重污染的h o u s a t o n i er i v e r 流域的荚果蕨( m a t r e u c c i as t r u t h i o p t e r i s ) 发现与未受污染地区的对照相比， 该区域的荚果蕨的s o m a t i c 突变率是对照的5 2 6 2 倍，该区域土壤中的p c b s 含量为2 6 3 m g k g 。但是，作者认为该研究结果并不能排除该地区其它污染物 干扰的可能性，所以p c b s 的植物致突变效应至今仍未得到可靠的实验证实。 1 2p c b s 的氯原子取代与植物毒性的关系 p c b s 的毒性与其氯取代数和取代位最有关。z u l l e i 和b e n e c k e ( 1 9 7 8 ) 发 现低氯代p c b 同系物对蓝绿藻( c y a n o p h y c e a e ) 的活性有较大的抑制作用，一 氯和二氯同系物毒性较强，四氯和六氯同系物毒性较弱，三氯同系物的作用效 果较为复杂，与氯原子的取代位置有关，2 , 4 , 4 和3 , 4 ，4 氯取代的毒性大于2 ，5 ，2 氯取代，同时研究发现，低氯代的p c b s 混合物c l o p h c na 3 0 的毒性强于高氯 代的c l o p h e n a 6 0 。 h a w e s 等( 1 9 7 6 a ) 发现1 m g l a r o c l o r l 2 4 2 ，1 2 5 4 和1 2 6 8 胁迫绿藻( c h l o r e l l a p y r e n o i d o s a ) 8 小时后细胞相对密度分别为6 4 ，4 5 和3 6 ，1 2 9 小时后， a r o c l o r l 2 5 4 处理组中细胞密度恢复为与对照相当，5 9 小时后，a r o c l o r l 2 6 8 处 理组也恢复到对照水平，而a r o e l o r l 2 4 2 处理组虽有一定程度的恢复但却一直 低于对照水平。h a w e s 等( 1 9 7 6 b ) 的研究结果表明a r o c l o r s 的毒性与氯代程度 成反比，而a r o c l o r s 也对藻类细胞的生长存在兴奋效应，且与氯代程度成正相 关，作者指出a r o c l o r 对藻类的毒性效应是复杂的，与藻的年龄，细胞密度， 及a r o c l o r s 的种类有关。 4 多氯联苯( p c b s ) 对模式植物搬南芥的毒效良机翻磅究 k r i e h e r 等( 1 9 7 9 ) 研究了a r o c l o r l 2 3 2 和a r o e l o r l 2 5 4 对河流和水库中浮 游植物的影响，随着暴露剂量的增加，种群的生产能力逐渐受到抑制，l m g c l 时，a r o e l o r l 2 3 2 对藻类的毒性强于a r o e l o r l 2 5 4 。e w a l d 等( 1 9 7 6 ) 发现4 4 m g l a r o e l o r l 2 2 1 和5 5 m g l a r o e l o r l 2 3 2 暴露4 8 小时后能对淡水藻( e 。g l e n a g r a c i l i s ) 的生长产生半数抑制作用，而a r o c l o r l 2 4 2 在1 0 0 m g l 高浓度时也未有明显抑 制。a r o c l o r - 1 0 1 6 、1 2 2 1 、1 2 4 2 、- 1 2 4 8 胁迫下绿藻( a n k i s t r o d e s m u s f a l c a t u s ) 的相对生长率分别为5 7 ，6 6 ，3 6 和5 3 ，而相对碳素固定能力则分别为7 3 ， 9 8 ，5 l 和5 9 ( g l o o s e h e n k oa n dg l o o s c h e n k o 1 9 7 5 ) 。 c m i g i e 和h u t z i n g e r ( 1 9 7 5 ) 研究了几种商业p c b s 混合物( a r o c l o r s l 2 2 1 1 2 6 2 ；p h c n o c l o r sd p 3 d p 6 ) 和p c t s ( a r o e l o r 5 4 6 0 ) 对六种海洋藻类 ( b a c i l l a r i o p h y c e a e - - s k e l e t o n e m a c o s t a t u m ，t h a l a s s i o s i r a f l u v i a t i l i s ； c h l o r o p h y c e a e - d u n a l i e l l at e r t i o l e c t a ；c h r y s o p h y c e a e m o n o c h r y s i sl u t h e r i ； p r a i n o p h y c e a e - p l a o r m o n a ss p ； r h o d o p h y c e a e p o r p h y r i d i u ms p ： x a m h o p h y c e a e o l i s t h o d i s c u ss p ) 的暴露效应，浓度为1 和1 0 0 m g l 两个浓度。 研究表明，p h e n o c l o rd p 4 比a r o e l o r s 的毒性强，高氯代a r o e l o r s 毒性弱于低氯 代a r o c l o r s ，一到四氯的低氯代同系物毒性强于高氯代同系物；同时，氯取代 位置也能影响毒性，如2 , 4 , 2 4 ，- t c b 和2 ，5 ，2 ，5 - t c b 对d u n a l i e l l a 和 o l i s t h o d i s c u s 的毒性强于2 ，3 a ，5 - t c b 和3 , 4 ，3 4 - t c b ，3 , 4 ，3 ，4 - t c b 在1 0 0 m g l 时也未对实验中的任何藻类产生抑制。 l 。3p c b s 的植物富集规律 p c b s 稳定性高，难降解，水溶性小，脂溶性大，其k o w 在l o 匕1 0 8 范围 内，容易吸收富集于生物体内，生物富集系数可高达1 0 5 ( y e hc ta 1 ，1 9 9 5 ) 。植 物对p c b s 的吸收方式主要有两种。( 1 ) 通过根从污染土壤中吸收，一般说来， 分子愈小、溶解度愈大、极性愈强。就愈容易被根系所吸收，也易在植物体内 转移。( 2 ) p c b s 能够附着在悬浮颗粒物上，最后通过大气沉降，尤其是干空 气沉降到地面以上的植物部位，被植物表皮或表皮气孔吸收，进入韧皮部而在 植物中迁移，被证明是一条比根部吸收更重要的累积途径( c h i l 1 9 9 9 ) 。 植物的p c b s 累积与其土壤浓度成正相关，根的累积大于茎和叶，富集系 数较低，由于低氯代p c b s 在土壤中的迁移能力较强，所以易被根直接吸收， 多氯联举( p c b s ) 对模式植物拟南莽的毒设赢机锄研究 但仍有大部分被吸附于根表面，未能在植物体内迁移。叶中p c b s 的累积来源 于土壤中p c b s 的挥发。s t r e k 和w e b e r ( 1 9 8 2 ) 总结了许多学者的研究结果( 1 w a t a e ta 1 ，1 9 7 4 ；1 w a t aa n dg u n t h e r , 1 9 7 6 ；m o z ae ta 1 ，1 9 7 6 a , 1 9 7 9 a , b ；w e b e ra n d m r o z e k , 1 9 7 9 ) ，得出以下结论：( 1 ) 植物从p c b s 的吸收依赖于土壤中p c b s 的浓度；( 2 ) 植物对p c b s 的累积随种类的不同而表现出很大的差异性，而胡 萝卜的吸收大于其它植物；( 3 ) 植物根对p c b s 的吸收大于地上部的吸收；( 4 ) 根部的p c b s 大多吸附于根表面，而没有被真正吸收；( 5 ) 植物对p c b s 的累 积与氯代程度成负相关；( 6 ) 氯代数对土壤中p c b s 的迁移性有很大的影响， 低氯代p c b s 在土壤中的迁移性大于高氯代同系物，植物可利用性较高，易于 被吸收。l a w r e n c e 和t o s i n e ( 1 9 7 7 ) 发现植物能从土壤中吸收大量p c b s ( 达 到土壤浓度的3 0 1 4 0 ) 。w a l s h 等( 1 9 7 4 ) 在含有o 0 3 8 6 m g k ga r o c l o r l 2 5 4 的土壤中种植美国红树( r h i z o p h o r am a n g l e ) ，六星期后发现3 或6 m g k gp c b s 暴露下根部仅有少量累积( 检测限为o i m g k g ) ，茎中未检测出残留，o 。3 m g k g p c b s 暴露下，叶和下胚轴中可检测出少量累积，随着暴露时间的延长，叶中 残留未发生变化，下胚轴中的p c b s 有少量增加，最高剂量暴露下，下胚轴中 的残留可达到1 5 m g k g 。1 w a t a 等( 1 9 7 4 ) 在土壤中施加a r o c l o r l 2 5 4 ，使其终 浓度为1 0 0 m g k ，平衡7 个月后在其中种植胡萝h ，3 4 个月后取样检测，发 现低氯代p c b s 易被胡萝卜根系从土壤中吸收，分析表明，胡萝卜表皮中的p c b s 占残留总量的近9 7 ，证明p c b s 在植物中的迁移能力很低；2 3 个月后，发现 土壤中低氯代p c b s 的迁移能力较大，胡萝卜叶中有少量p c b s 累积，作者认 为可能来源于含p c b s 的土壤颗粒在叶片上的沉降。s u z u k i 等( 1 9 7 7 ) 通过含 1 0 0 m g k g a r o c l o r l 2 5 4 和a r o e l o r l 2 4 2 土壤对大豆的暴露实验研究发现，植物能 够优先从土壤中吸收低氯代p c b s 。m o z a 等( 1 9 7 6 a ) 发现胡萝卜对土壤中 2 j - d c b 的富集系数为2 0 ( 初始浓度为o 1 1 8 m g k g ) ，甜菜中未有生物富集， 植物富集后土壤残留水平为0 0 2 9 m g k g 。m o z a 等( 1 9 7 9 a ) 用1 4 c 标记的 2 ，5 ，4 - t c b 和2 , 4 ，2 ，4 ，6 p c b 研究了胡萝h 对p c b s 的生物富集，土壤中的初 始浓度分别为1 2 8 和1 1 2 k g h a ，经三个月的暴露后，土壤残留分别为初始浓度 的3 2 5 和5 8 5 ，而胡萝h 的累积也分别为3 1 和1 4 。a s a i ( 2 0 0 2 ) 研究 发现，拟南芥对培养液中低氯代平面结构的p c b s 如四氯的p c b 7 7 和p c b 8 1 ， 6 多氯联荤( p c b s ) 对模式植物拟南莽的毒效赢杌锄研究 以及五氯的p c b l 0 5 ，p c b l l 4 ，p c b l l 8 和p c b l 2 3 的富集水平高于平面结构的 六氯和七氯p c b ，并指出主要原因是由于四氯和五氯p c b 有着相对较高的水 溶解性，同时，相同氯代数的p c b ，邻位取代同系物的富集水平分别高于非邻 位取代的同系物，这也与邻位取代p c b 同系物较高的水溶解性有关。 土壤有机质的增加能够降低植物对p c b s 的吸收。w e b e r 和m r o z e k ( 1 9 7 9 ) 研究了含有“c 标记的a r o e l o r l 2 5 42 0 m g 瓜g 的土壤中大豆和酥油草对p c b s 的 吸收，1 6 天后，二者地上部分的吸收分别为o 0 1 6 和o 1 7 ；添加活性炭达浓 度为3 7t h a ( 3 3 3 3m g k g ) 后，两种植物的吸收降低，分别为o 0 0 1 和o 。 s t r e k 等( 1 9 8 1 ) 同样施用活性炭( 3 3 3 3m g k g ) ；使植物对a r o c l o r l 2 5 4 的吸收 减少了8 0 - 1 0 0 。m r o z e k 和l e i d y ( 1 9 8 1 ) 将沼泽植物互花米草( s p a r t i n a a l t e r n i f l o r a ) 移植到含有l m g k ga r o e l o r l 2 5 4 的土壤中，经过9 0 天后收割检测， 发现植物对低氯代p c b s 有优先选择吸收。进一步研究发现，泥土中植物对p c b s 的累积高于沙土，但两个土壤系统中植物绿色部位的累积无太大差异( m r o z e k e t a l 。1 9 8 2 ) 。 p c b s 是一类非离子性化合物，k o w 值较大，植物根系不易吸收。大气沉 降可能是植物中p c b s 污染的主要原因。f r i e s 和m a r r o w ( 1 9 8 1 ) 将。4 c 标记的 2 ，5 ，2 - t c b ，2 , 5 ，2 ，5 o t c b ，2 , 4 ，5 ，2 ，5 - t c b 施加到土壤表层，浓度达2 3m e k g ， 种植大豆，5 2 日后分析发现植物中可检测到p c b s ，且累积浓度与氯代程度成 正比，作者认为，植物地上部对p c b s 的累积主要是通过叶对挥发态p c b s 的 吸收，而非土壤中根的吸收。m i y a z a k i 等( 1 9 7 5 ) 也有相同的结论，在含k a n e c h l o r ( k c 3 0 0 、- 4 0 0 、5 0 0 、6 0 0 ) 0 1 1 0 0 m g k g 土壤中生长的水稻和芝麻中未检 测到p c b s 残留，但水稻秸秆中p c b s 的累积水平为0 0 2 0 0 8 m g k g ，与无p c b s 污染土壤中的植物累积含量相同b a c e i 和o a g g i ( 1 9 8 5 ) 研究了含5 0 0 m g k g f e n c l o r6 4 及未添加f e n c l o r 6 4 的土壤中几种蔬菜的p c b s 累积，暴露2 8 天后， 发现沙土和植物根系中p c b s 的蜂型与f c n c l o r 6 4 相似，而叶和空气中的p c b s 则以低氯代同系物为主，污染土壤和无污染土壤中的植物叶p c b s 累积分别为 1 3 8 - 4 2 6 m g k g 和1 8 - 4 7 1m g 瓜g ，分析表明不存在显著差异。毕新惠( 2 0 0 2 ) 等对温台p c b s 污染地区的水稻田样品分析发现水稻中p c b s 的含量与所在土 壤中p c b s 含量的相关性很小。大量研究表明，p c b s 被根吸收后在植物中的迁 7 多氯联苯( p c b s ) 对模式植物拟南芥的毒皱志机韵研究 移率很低，植物地上部分p c b s 累积的主要途径是大气沉降。 1 4p c b s 的分子致毒机制研究 根据氯原子的取代数和取代位置，可将其分为2 0 9 种同系物。p c b s 的毒 性和致毒机制主要与氯原子取代位置有关。s a f e 等( 1 9 9 0 ) 将p c b s 分为无邻 位取代的平面结构p c b s ，一到四个邻位氯原予取代的p c b s ，以及一个邻位且 无对位氯取代的p c b s 。不同结构的p c b s 与蛋白质受体的亲和性是诱导毒性的 主要原因。 ( 1 ) 芳烃受体诱导毒性 p c b s 易与芳烃受体a h r 结合，通过a h r 结合调节p 4 5 0 酶的活性水平， p c b s 与a h r 的结合能力大小是诱发多方面毒效应( s a f e ，1 9 9 0 ；w h i t l o c k ，1 9 9 0 ； d e n i s o n , 1 9 9 1 ；d o h re ta 1 ，1 9 9 7 ) 。p c b s 与芳烃有相似的结构而易与芳烃受体 a h r 结合，a h 以配体受体复合物的方式经过一系列的转化和进入细胞核，得 以与特定的d n a 序列结合( d e n i s o n ，1 9 9 1 ) ，从而影响某些基因如p 4 5 0 a 1 基 因c y p l a i ，c y p i a 2 的转录( w a l k e ra n dp e t e r s o n , 1 9 9 4 ) 。这类基因存在于所 有脊椎和部分无脊椎动物体内( n e u b e r t e t a l ，1 9 9 2 ) ，编码许多蛋白如芳烃羟化 酶( a h h ) 和乙氧基试卤灵- o 脱乙基酶( e r o d ；e t h o x y r e s o m f i n - o - d e e t h y l a s e ) ， 这类酶水平的变化导致了机体的直接或间接毒效应 酶活性的诱导使得外源毒性物质代谢加快，同时也加快了激素，类固醇， 维生素以及脂肪等一些内源物质的代谢速度，破坏了生物学动态平衡。文献报 道( d a n z o ，1 9 9 8 ；黜吼锄o o r 吐l ye ta 1 ，1 9 9 9 ) ，平面p c b s 能够提高1 7 一b 一雌二醇 向其较低活性代谢产物的转化，引起抗雌激素效应( a n t i e s t r o g e n