大豆植株体内活性氧对双酚A胁迫的响应研究

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双酚A(BPA)是合成环氧树脂、聚碳酸酯和聚砜树脂等工业产品的重要原料且用途尚在拓展。BPA已在全球环境中广泛存在并成为新型环境污染物,故BPA潜在危害已成为全球性环境问题且被人们广泛关注。BPA可干扰机体内分泌系统,在致害剂量下影响有机体生长和发育。迄今,有关BPA对生命系统影响的报道多见于动物和人类而少见于植物,至于植物响应BPA胁迫途径的研究值得关注。活性氧(ROS)是植物适应地球大气环境变化而演化出的细胞生化反应系统。ROS应激代谢是植物响应逆境常见反应之一,其可参与控制和调节植物各种生命过程及应激反应。值得关注的是通常环境剂量BPA污染胁迫下植物ROS是否发挥积极保护作用。因此,本文以美国环保局(U.S.EPA)推荐的环境毒理学经典植物大豆植株(Glycine max.L)为试材,利用激光共聚焦显微镜观测技术,研究大豆植株体内ROS代谢对BPA暴露的响应情况,以及大豆植株体内ROS水平与BPA含量变化关系。主要研究结果如下:(1)与对照相比,随低剂量(≤3.00 mg·L-1)BPA暴露时间延续,幼苗期大豆根系内ROS自由基发生应激链式反应并逐渐累积,但未引起膜脂过氧化反应。另外,大豆植株根系ROS水平与根系BPA含量存在消长关系,即大豆植株根系内BPA含量随ROS水平增加至第9 h后降低,ROS响应BPA胁迫并将进入根系的BPA氧化降解以降低BPA含量和伤害。高剂量(≥6.00 mg·L-1)BPA暴露导致大豆幼苗根系内ROS应激反应随BPA暴露时间延续而加剧且超量累积,导致膜脂过氧化现象逐渐呈现。同时,大豆幼苗根系内BPA含量随暴露时间延续逐渐增加。相同剂量BPA暴露下,大豆幼苗叶片内以上指标结果与根系相似,但相对根系较低且较晚呈现差异。BPA暴露解除后,大豆幼苗体内以上各指标均有所降低。BPA暴露剂量越高,以上各指标恢复程度越低。(2)花荚期大豆植株根系和叶片内ROS应激变化规律与幼苗期相似,相对幼苗期,花荚期大豆植株体内ROS应激反应较敏感且ROS水平较高。高剂量(≥6.00 mg·L-1)BPA暴露后,膜脂过氧化现象逐渐呈现但较迟于幼苗期;在相同时间节点下,花荚期大豆体内膜脂过氧化程度低于幼苗期,花荚期大豆植株生理结构逐渐稳定且抗逆能力增强。另外,花荚期大豆植株体内ROS水平与BPA含量之消长关系较幼苗期显著,这与花荚期大豆植株体内BPA含量低于幼苗期相对应。BPA暴露解除后,花荚期大豆植株体内以上指标均有所降低,且降幅随BPA暴露剂量增加而降低,但降幅高于幼苗期。(3)与未经二苯醚碘预处理的暴露组相比,二苯醚碘处理后,幼苗期和花荚期各暴露组大豆植株体内ROS应激反应受抑。相同时间节点下,二苯醚碘处理后的暴露组ROS水平均较低,且大豆植株体内的BPA残量较高。两个生育期大豆植株体内ROS水平与BPA含量之消长关系均较未经二苯醚碘处理的暴露组细微,ROS参与氧化BPA的效率降低。综上表明,大豆植株体内ROS可降低BPA含量以减轻BPA伤害。大豆植株体内ROS对外源BPA胁迫响应因植物不同生长阶段和器官而异,ROS水平呈现如下规律:花荚期根系>幼苗期根系>花荚期叶片>幼苗期叶片;大豆植株体内BPA含量呈现如下规律:幼苗期根系>花荚期根系>幼苗期叶片>花荚期叶片。因此,特定剂量下植物自身产生的ROS应激保护功能是评价BPA环境风险时不可忽略因素。
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