含硫化合物对植物细胞生长分裂的影响

雷非凡

摘要：SO2是一种常见的大气污染物质，在我国某些地区由于采用煤炭供能酸雨现象严重。通过植物气孔的呼吸和根系的吸收硫元素会进入体内，对植物造成损害。硫元素在植物体内的衍生物主要为亚硫酸钠和亚硫酸氢钠，本文研究了含硫化合物(主要为亚硫酸钠和亚硫酸氢钠的混合溶液)对玉米根尖细胞生长和分裂的影响，结果表明，低浓度的含硫氧化物溶液(0.25mmol·L-1)能够促进玉米幼苗的生长，当混合溶液浓度达到一定浓度时则会发生抑制生长的现象，当含硫氧化物浓度过高时(超过1.25mmol·L-1)会使处于分生区的玉米根尖细胞有丝分裂指数快速减小，同时细胞分裂产生异常。细胞分裂异常现象与混合溶液处理时间和使用剂量呈现明显的相关性。

关键词：含硫化合物；细胞分裂；植物生长；有丝分裂指数

中图分类号：TP311.5文献标识码：A

1引言

众所周知，硫元素对于人类等哺乳动物会产生不可逆转的遗传损伤，例如产生微核，姐妹染色体发生单体交换，甚至诱导染色体发生畸变[1]。同样的，硫元素对植物的生长和细胞分裂也会产生影响，硫元素是植物生长过程必不可少的一种元素，植物通过呼吸作用吸收的空气中的SO2在体内会衍生成为亚硫酸盐和亚硫酸氢盐，过量的硫元素衍生物则不利于植物的生长过程[2]。

2材料及方法

2.1实验材料

采用市售玉米种子，进行萌芽生根

2.2实验方法

首先将亚硫酸钠和亚硫酸氢钠按照摩尔比3:1配置成不同浓度的溶液，之后将玉米种子进行萌发处理，并在不同浓度溶液中恒温培养，统计萌发率；一段时间后对生根样品的长度进行测量；根尖细胞用卡诺氏溶液固定并保存在乙醇中，分别采用HCl和schiff试剂进行解离和染色，压片后用显微镜观察，最后采用方差和多重比较的方法进行数据统计。

3结果与讨论

3.1含硫氧化物对种子萌发和生长的影响

图1为不同混合溶液浓度和种子萌发率的关系图，可以看出当含硫氧化物溶液浓度较低时(≤0.25mmol·L-1)，可以促进种子的萌发，当浓度继续升高时，玉米种子的芽萌发率，根萌发率和侧根萌发率均有所降低，混合溶液浓度超过1.25mmol·L-1时，种子的芽、根及侧根的萌发率急剧下降，这可能与药物对细胞代谢产生影响有关，此外含硫化合物还会使细胞结构发生改变，经过药物处理的细胞核发生固缩，使基因的转录过程减少，合成细胞代谢所需酶的速率减慢，影响到了种子的发育。

图1种子萌发率与含硫化合物浓度的关系图

图2所示为不同含硫氧化物溶液浓度处理不同时间后的玉米幼根长度，可以看出0.05mmol/L和0.25mmol/L溶液浓度条件下，随着药剂处理时间的延长幼根长势良好，明显优于空白对照组(0mmol/L)，其中采用0.25mmol/L浓度的溶液对玉米种子进行处理，其幼根长势又要优于0.05mmol/L浓度，而对于1.25mmol/L和1.85mmol/L浓度的溶液，其幼根长势明显弱于0mmol/L的溶液。说明含硫氧化物溶液浓度较低时可以促进玉米幼根的发育，但当浓度过高时(大于0.25mmol/L)时，植物的生长受到了限制。

图2不同含硫化合物浓度下幼根长度与处理时间的关系图

3.2含硫化合物对细胞分裂的影响

表1为采用不同浓度含硫化合物溶液对玉米根尖细胞进行不同时间处理后有丝分裂指数的变化，从表中可以看出随着处理时间的延长，不同浓度处理的根尖细胞有丝分裂指数逐渐减小，当处理时间为72h时，有丝分裂指数减小量明显；对于不同浓度的含硫化合物溶液来说，当浓度小于0.25mmol/L时有丝分裂指数要高于对照组(0mmol/L)，当浓度较高时(1.25mmol/L和1.85mmol/L)，有丝分裂指数则明显小于对照组。说明玉米根尖细胞的有丝分裂指数与含硫化合物溶液处理的时间和时间呈现明显的相关性。

表1含硫化合物浓度对植物细胞有丝分裂指数(%)影响

表2所示为不同处理时间下根尖细胞进行有丝分裂各个时期的细胞所占百分比，从表中可以看出，低浓度组和高浓度组24h和48h处理时前期细胞所占比例与空白组对比相对减少，高浓度组的减少程度较大；而中期则有所增加，同样高浓度组的增幅较大；后期与中期相似，但48小时处理后，高浓度组增幅放缓；对于末期来说，24h处理的低浓度组和高浓度组细胞所占比例均比空白组增加，但后者增幅较小，48h处理后低浓度组细胞所占比例上升，而高浓度组下降。结果说明24h处理含硫化合物阻碍细胞分裂，随着浓度的提高阻碍作用越明显；48h处理高浓度溶液使中期细胞的染色体发生了粘连，子染色体难以分离，中期时间延长，而后期末期减少。

表2含硫氧化物溶液处理24h和48h玉米根尖细胞各有丝分裂时期的细胞所占比例(%)

5结束语

对于植物细胞来说低浓度含硫氧化物可以促进植物的生长和细胞分裂，而高浓度所起到的作用则相反；细胞分离现象与剂量和时间存在相关性。

参考文献

[1]孟紫强,张连珍.亚硫酸氢钠(SO2)对人血细胞染色体畸变，姐妹染色单体互换及微核的效应[J],遗传学报,1994,21:1-6.

[2]潘瑞炽,董愚得.植物生理学[M],第3版.北京:高等教育出版社,2000,336-337.