几种酶对植物代谢多环芳烃的影响

论文摘要

目前,我国及世界上许多国家存在环境有机污染问题,其中多环芳烃（PAHs）由于具有“三致”效应成为环境中广受关注的一类重要持久性有机污染物。PAHs亏染的防治和修复已成为环境领域研究的热点之一。植物代谢作用直接影响PAHs等有机污染物的污染风险,是污染防治的重要基础。但迄今有关PAHs的植物代谢,国内外相关研究报道仍很少。酶是一切生物代谢的催化剂。研究酶对植物代谢PAHs的影响,将为进一步调节植物对有机污染物的代谢作用、减低植物污染风险,保障农产品安全等提供重要依据。本文以萘、菲和蒽为PAHs代表物,以高羊茅（Festuca arundinacea Schreb.）为供试植物,采用盆栽试验与实验室模拟相结合,研究了多酚氧化酶（PPO）、过氧化物酶（POD）等几种酶对植物代谢PAHs的影响,探讨了酶抑制剂和安全剂对植物根中PPO和POD活性和菲代谢的调节作用；采用体外酶法和荧光法相结合,探讨了多酚氧化酶和辣根过氧化物酶（HRP）对蔡、菲和蒽的代谢作用。取得的主要创新性成果如下：（1）研究了PPO和POD对植物代谢PAHs菲的影响。在菲污染浓度为1、2、3、4 mg/L下,12、24、48 h所有处理组中植物体内菲的含量均高于对照组,且根中菲含量远高于茎叶。这是由于菲污染处理组植物体内酶失活,代谢过程受阻所致。相同处理时间,高羊茅根和茎叶中POD活性随菲处理浓度增大呈逐渐降低的趋势。植物体内POD酶活性越低,植物代谢菲的效率越小。相同菲污染浓度下,高羊茅根部PPO活性随处理时间的延长逐渐增加,而茎叶中PPO活性先降低后增加。48 h,不同菲污染浓度的植物根部和茎叶中PPO活性均高于无菲对照。植物根系PPO活性增强,根系对菲代谢效率提高。（2）探讨了酶抑制剂和安全剂对植物根中PPO和POD活性和菲代谢的影响。2.00 mg/L的酶抑制剂Vc作用下,1-16 d,高羊茅根的菲含量显著高于对照处理,表明供试抑制剂能显著抑制植物根中菲的代谢,而供试安全剂NaCl寸植物根中菲含量的影响不显著。抑制剂显著降低了高羊茅根部PPO和POD的活性,16 d,供试抑制剂作用下植物根部PPO和POD活性分别为对照的1/6和1/9,表现出强抑制效应。安全剂作用下植物根部PPO和POD的活性略高于对照,但差异未达到显著水平（P<0.05）。用植物根部酶活动力学来表征酶活和代谢的关系,发现植物根内酶的初始活性是影响植物代谢菲的关键,根内初始酶活越高,代谢菲的能力越强。抑制剂对植物根中POD和PPO活性的抑制效率与根部菲代谢抑制效率显著正相关。（3）结合体外酶法和荧光法,分析了PPO和HRP对萘、菲、蒽代谢的影响。0-26 min,HRP作用下反应体系中菲的代谢率迅速上升,而在26-60min内,反应体系中的菲代谢率基本不变。60 min内,PPO作用下反应体系中菲的代谢率呈稳定上升的趋势。蒽的代谢情况基本与菲一致。60min,HRP和PPO作用下,萘的代谢率分别为3.52%和16.51%,高于对照。相同时间内,HRP和PPO同等酶活单位条件下,萘在PPO作用下的代谢量要高于HRP。HRP作用下三种PAHs代谢率顺序为蒽>菲>萘；而在PPO作用下三种PAHs的代谢率基本相同。

论文目录

• 图表目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1 引言
• 2 植物体内酶及其对有机污染物的代谢作用
• 2.1 多酚氧化酶对有机污染物的代谢作用
• 2.2 过氧化物酶对有机污染物的代谢作用
• 3. 酶抑制剂和安全剂对植物代谢有机污染物的影响
• 3.1 抑制剂和安全剂对多酚氧化酶活性的影响
• 3.2 抑制剂和安全剂对过氧化物酶活性的影响
• 4 问题与展望
• 5 研究目标及技术路线
• 第二章 PPO和POD对植物代谢菲的影响
• 1 前言
• 2 材料与方法
• 2.1 供试材料
• 2.2 实验方法
• 2.3 分析方法
• 2.4 统计方法
• 3 结果与讨论
• 3.1 植物中菲含量
• 3.2 POD对植物代谢非的影响
• 3.3 PPO对植物代谢菲的影响
• 4 结论
• 第三章 抑制剂和安全剂对高羊茅根中几种酶活性和菲代谢的影响
• 1 前言
• 2 材料与方法
• 2.1 供试材料
• 2.2 试验方法
• 2.3 分析方法
• 2.4 统计方法
• 3 结果与分析
• 3.1 植物根中菲含量
• 3.2 Vc和NaCl对植物根中POD和PPO活性的影响
• 3.3 植物根中POD和PPO活性与PAHs代谢的关系
• 4 结论
• 第四章 体外酶法与荧光法结合研究PPO和HRP对PAHS代谢的影响
• 1 前言
• 2 材料与方法
• 2.1 试剂与仪器
• 2.2 实验方法
• 2.3 分析方法
• 2.4 统计方法
• 3 结果与讨论
• 3.1 PPO和HRP对菲代谢的影响
• 3.2 PPO和HRP对萘代谢的影响
• 3.3 PPO和HRP对蒽代谢的影响
• 3.4 PPO和HRP对不同PAHs代谢的比较
• 4 结论
• 第五章 总结与展望
• 1 小结
• 2 创新点
• 3 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢