水環(huán)境中半胱氨酸和咪唑乙煙酸對(duì)金屬銀形態(tài)變化和植物毒性的對(duì)映體差異.pdf

1、半胱氨酸(Cys)是環(huán)境中和生物體內(nèi)常見的一種含巰基的氨基酸，具有很強(qiáng)的氧化還原能力和與金屬成鍵的能力。咪唑乙煙酸(IM)作為一種施用最大的咪唑啉酮類除草劑，在環(huán)境中存在范圍大，濃度高，由于其毒性大，殘留大，對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響較大。銀(Ag)由于其很強(qiáng)的滅菌活性，強(qiáng)導(dǎo)電性，及量子效應(yīng)而廣泛應(yīng)用于人類的生產(chǎn)生活中。此外，Cys和IM都是手性化合物，在環(huán)境中，當(dāng)不同形態(tài)的Ag與Cys和IM共存時(shí)，這些手性化合物對(duì)Ag的環(huán)境行為是否會(huì)出現(xiàn)對(duì)映體

2、效應(yīng)。因此，研究Cys和IM對(duì)Ag的形態(tài)變化及其生物毒性效應(yīng)，具有很重要的環(huán)境意義。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)L，D-Cys對(duì)Ag+賦存形態(tài)的影響。L，D-Cys和Ag+能夠在自然光照下形成納米銀(AgNPs)，AgNPs表面被L，D-Cys修飾后形成具有手性的AgNPs。L，D-Cys和Ag+在自來水、綠藻培養(yǎng)液、大型蚤培養(yǎng)液、擬南芥培養(yǎng)液中均能形成AgNPs，這說明在環(huán)境中的AgNPs除了來自人為排放還可以由Ag+轉(zhuǎn)

3、化而來。此外，L，D-Cys影響AgNPs的生成量，L-Cys形成AgNPs多，D-Cys形成AgNPs少。由于培養(yǎng)液成分差異，在綠藻和大型蚤體系中L構(gòu)型的AgNPs有明顯的團(tuán)聚顯現(xiàn)。因此，在評(píng)價(jià)環(huán)境中金屬的環(huán)境行為時(shí)，需充分考慮在有機(jī)物的影響下金屬的賦存形態(tài)變化，還應(yīng)從對(duì)映體水平上考慮不同構(gòu)型的有機(jī)物對(duì)金屬的賦存形態(tài)變化的對(duì)映體選擇效應(yīng)。
　　(2)具有手性的AgNPs溶液對(duì)擬南芥和綠藻的毒性效應(yīng)。L，D構(gòu)型的AgNPs對(duì)擬南芥

4、和綠藻的毒性具有對(duì)映體差異。L構(gòu)型的AgNPs對(duì)擬南芥的毒性大于D構(gòu)型的AgNPs及相應(yīng)Ag+濃度下的處理組，D構(gòu)型的AgNPs對(duì)擬南芥的生長(zhǎng)抑制效應(yīng)不明顯。同時(shí)，兩種構(gòu)型的AgNPs均能影響擬南芥葉片中微量元素的分布，其中鉀和鈣兩種元素呈現(xiàn)出明顯的對(duì)映體差異，L型的分布在葉尖，D型的分布在葉柄。兩種構(gòu)型的AgNPs引起葉片中微量元素的變化，能夠?qū)е聰M南芥生長(zhǎng)的對(duì)映體差異。此外，L，D構(gòu)型的AgNPs能夠抑制綠藻的生長(zhǎng)，并破壞其亞細(xì)胞結(jié)

5、構(gòu)。因此，在評(píng)價(jià)Ag+的毒性效應(yīng)時(shí)，應(yīng)充分考慮其賦存形態(tài)改變后的毒性變化，以及可能存在的對(duì)映體差異。
　　(3)IM對(duì)AgNPs賦存形態(tài)的變化及其植物毒性的對(duì)映體差異。IM和AgNPs的復(fù)合毒性對(duì)擬南芥生長(zhǎng)抑制表現(xiàn)出對(duì)映體差異，隨AgNPs濃度的升高葉片中葉綠素含量降低，從兩種指標(biāo)可以看出S-IM和AgNPs的復(fù)合處理組對(duì)生長(zhǎng)抑制和光合作用的影響小，Rac，R-IM和AgNPs的復(fù)合處理組對(duì)生長(zhǎng)抑制和光合作用的影響大。通過對(duì)擬南芥

6、根和葉中H2O2的測(cè)定，發(fā)現(xiàn)Rac，R-IM和AgNPs處理組中H2O2的含量明顯高于S-IM和AgNPs的復(fù)合處理組及對(duì)照組。而高濃度的H2O2又誘導(dǎo)機(jī)體提高抗氧化酶活性，因此，Rac，R-IM和AgNPs處理組中葉片中CAT，POD，SOD的酶活性顯著升高。在擬南芥的葉中發(fā)現(xiàn)MDA含量也明顯升高，這說明在Rac，R-IM和AgNPs處理組的葉片中ROS含量高，脂質(zhì)過氧化嚴(yán)重。根由于與污染物直接接觸，根尖細(xì)胞結(jié)構(gòu)損傷，導(dǎo)致酶合成系統(tǒng)損

7、害，致使酶活性降低。此外，通過對(duì)擬南芥葉片和根中游離氨基酸的測(cè)定分析，Rac，R-IM單獨(dú)處理組、Rac，R-IM和AgNPs復(fù)合處理組中總游離氨基酸含量現(xiàn)象高于對(duì)照組，且在葉片中Asp，Thr,Tyr三種游離氨基酸對(duì)含有Rac，R-IM的處理組具有特異性。IM能夠改變AgNPs顆粒表面的Zeta電位，在擬南芥的培養(yǎng)體系中誘導(dǎo)AgNPs釋放Ag+，并在擬南芥的根和葉中檢測(cè)到Ag。這說明AgNPs能夠進(jìn)入植物體內(nèi)并在機(jī)體內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)。IM和Ag

8、NPs的復(fù)合作用下，AgNPs能夠釋放Ag+，IM和AgNPs復(fù)合處理時(shí)對(duì)擬南芥會(huì)產(chǎn)生毒性效應(yīng)且有對(duì)映體差異。通過Ag+和IM復(fù)合后對(duì)擬南芥生長(zhǎng)抑制的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，釋放出的Ag+含量單獨(dú)作用時(shí)對(duì)擬南芥作用沒有毒性效應(yīng)，但與IM復(fù)合后對(duì)擬南芥會(huì)產(chǎn)生毒性且有對(duì)映體差異，因此，Ag+對(duì)IM和AgNPs的復(fù)合毒性有貢獻(xiàn)。然而Ag+能夠與IM相互作用形成配合物，增加Ag+對(duì)擬南芥的毒性。因此在評(píng)價(jià)有機(jī)物和金屬納米顆粒的復(fù)合毒性效應(yīng)時(shí)，需考慮釋放出的金