[植物微核技术在水质监测中的应用] 核技术应用
时间：2019-02-08 03:23:55 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要： 植物微核技术是一种经济、简便、可靠的生物学短期测试方法，在环境污染检测研究尤其是水体的污染检测中有很大的应用价值。本文对微核技术的发展建立、原理及其在水质监测中的应用情况进行了综述。
关键词： 植物微核技术 原理 环境污染 水质监测
近年来随着工、农业的快速发展，人类活动的加剧，人们排放的废物严重污染了我们的生活环境，使环境中的有毒污染物日益增加，这些污染物不仅破坏了生态系统的平衡，而且对人类的生存造成了极大的威胁，环境污染已经成为全球共同关注的热点问题。为了检测出已经存在或潜在的危害，各种环境监测技术也应运而生，植物微核技术是根据遗传学上染色体畸变的原理而建立的一种环境污染的生物监测方法，在对大气、土壤、水环境中的各种有毒物质的遗传毒性检测方面得到了广泛应用［１］。
1.植物微核技术的建立及发展
微核技术（micrnucleus technology）是根据遗传学上染色体畸变的原理建立的，是以动植物为材料，利用细胞生物学方法观察其出现的微核率来表示材料受遗传损伤程度的一种检测方法。微核技术创建于20世纪70年代初，Matter和Schmid等在研究人类和哺乳动物细胞损伤时，初步建立了间期细胞的微核测定技术。1978年美国西伊立诺大学的马德修以紫露草为材料，通过花粉母细胞4分体微核数量作为测定环境污染技术，取得了良好效果［１］。20世纪80年代初期，美国的Degraas建立了蚕豆次生根尖微核检测系统［２］。此后越来越多的人采用各种植物微核技术进行不同领域的检测研究。实验证明，利用植物微核监测技术监测水质污染、大气污染和土壤污染，是一种行之有效的方法。1980年美国国家环保局将此方法确定为监测环境污染的常规项目，我国也于1986年将其编入《环境监测技术规范》。
植物微核技术最早主要应用于监测环境污染，后来逐渐发展成为农药、杀虫剂、食品添加剂等毒理学检测的一项普遍技术。目前，植物微核技术发展较快，除紫露草外，又研究出了很多适合的植物材料，如蚕豆根尖、叶尖、大蒜根尖等，并建立了监测地表水、地下水、饮用水源水、饮用水、工业废水、海水等不同的测试系统。深入研究植物微核技术在水质监测中的应用，对于指导和完善水和废水的生物危害性测定及评价，进而深入保护我国水源及水质安全性评价均具有重要的意义。
2.植物微核技术的原理
微核是指位于生物细胞的细胞质中独立于主核，直径小于1/20―1/3，完全与主核分开的圆形或椭圆形的小核，它可以是整条染色体或染色体断片，其染色性与主核一致，其中部分微核具有DNA复制能力。细胞的染色体在复制过程受损时经常会发生一些断裂或丢失，细胞进入下一次分裂时，断裂的染色体没有着丝粒，不能随有丝分裂进入子细胞，以游离的方式存在于细胞质中，从而形成一个或数个小核。因此在细胞分裂后就可以观察统计微核的个数，以此评估环境污染导致染色体畸变的程度，从而间接地体现环境污染的程度。实验中以微核率来表示材料受遗传损伤程度。微核率是指生物材料经细胞生物学方法制片后，在显微镜下观测的1000个细胞当中微核细胞所占的比率，也可以每个细胞当中微核的平均值来计算。微核千分率=（观察细胞中具有微核的细胞数/所有观察的细胞数）×1000‰。
3.植物微核技术在水质监测研究中的应用
植物微核技术是一种有效的生物学短期测试方法，在环境监测方面发挥了重要作用。以下分别就植物微核技术在水质监测地表水、饮用水、工业废水、生活污水、海水等方面的研究作简要介绍。
3.1地表水
地表水是人类赖以生存的基础，与人们的生活和生产息息相关。植物微核技术因具有前述的诸多优点而被广泛运用于地表水监测的研究，目前已成为揭示水质生物危害性测定及评价不可或缺的工具。陈光荣筛选出了一个理想的敏感性高的蚕豆品种――松滋青皮豆，并首次运用该技术监测青山湖污染。后来提出了“污染指数”评判标准，为类似的水质检测研究提供了有益的借鉴和指导。赵淑媛在哈尔滨松花江上下游设四个采样点，采用蚕豆根尖细胞微核试验测试其蚕豆根尖细胞微核率和污染指数来检测其水质［３］。周立人等采用蚕豆根尖微核技术对南淝水河水体七个采样点进行了测定。结果表明：除董铺水库水源基本无污染外，其余各点均有不同程度的污染［４］。另外，王焕校、徐鑫成等也利用蚕豆根尖植物微核技术对松花江流域阿什河段的水质污染进行了监测。近年来利用紫露草、紫竹梅4分体微核技术，蚕豆、大蒜、洋葱、水花生等根尖细胞微核技术监测河流、湖泊等方面的研究多有报道，表明植物微核技术正日趋完善，便于规范化推广应用。
3.2饮用水
饮用水安全与人体健康直接相关。由于饮用水中存在大量氯的衍生物，此类有机物大都呈低剂量长期暴漏的特点，常规的理化分析不足以对水质状况作出全面的评价。因此，有必要建立一种有效的测试方法评价水中有机物对生物特别是对人体的遗传毒性，以准确直观地反映对人体健康的潜在危害。植物微核技术对低浓度的有机物非常敏感，可通过微核率、双核率、有丝分裂指数、染色体畸变率等一系列指标得以体现，是一种快速、有效的体外短期生物学检测方法。
3.3工业废水
多年来工业废水的监督检测主要采用常规的物理和化学监测方法。理化方法虽能精确地分析废水的污染成分，但不能直接反映出废水污染环境后引起的生物学效应，以及污染物质潜在的长期的危害性，尤其是污染物质的遗传毒性。植物微核技术能反映出诱变污染物对生物遗传物质的综合毒性和破坏程度，是监测工业废水的良好方法。刘瑞祥等利用蚕豆根尖微核技术检测合成氨工业水的遗传毒性，结果表明：洗煤气水、洗甲醇水均具有较强的致突变性。这也是首次报道合成氨工业水的生物毒性检测。
3.4海水
海洋污染生物学监测也是水环境监测研究的重要领域之一。使用较多的方法有微型生物群落分析法（PFU法）和海胆受精卵发育异常法两种。但由于受季节、气候、材料采集等影响，实验操作上有一定难度，发光细菌法在国内应用也不普遍。因此，建立一种简便可靠、适用于实验室操作的海洋生物学监测新方法有着显著的意义。马明辉等分别用紫露草和蚕豆根尖微核技术对我国金海海水的污染状况进行了研究，提示了该技术用于海水污染监测的可能性，并提出了污染指数划分海水污染等级的初步标准。
植物微核技术自问世以来，作为一种经济、简便、可靠的短期生物学监测方法而被广泛应用于水质检测研究的诸多领域。但是，植物微核技术也有其局限性：它适合于测试潜在染色体损伤的因子，但无法测出作用于特殊组织或不能达到靶细胞，以及仅仅诱发基因突变的因子；它见长于短期测试，而不适合于积蓄作用和慢性诱变力的检测；机理研究深入不够，新的检测技术探索不够；技术和方案的标准化工作有待进一步发展。
参考文献：
［1］Heddie J A，Cin ino M C，Hayash iM，et al.M icronue lei as an index of cy togentic dam age Past Present and Future［J］.Environ M ole M utagen，1991，1&277-291.
［2］黄坤艳.植物微核技术在环境污染监测中的建立与应用［J］.北京农业，2009，9，（25）：14-15.
［3］赵淑媛.蚕豆根尖微核试验在松花江水致突变性研究中的应用［J.］.环境与健康杂志，1999，16，（5）：287-288.
［4］周立人，魏晓飞，唐晓敏.南淝河水体诱变物污染的植物微核监测［J］.安徽农业科学，2002，30，（5）：656-658.
