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锑具有致癌性,已越来越被人们重视。为了研究三价锑对我国常见田间作物小麦的生态毒性效应,探索不同效应终点的剂量效应关系,本研究采用霍兰德营养液培养法,研究了不同浓度(1、10、50、100、200、300、400、500 mg/L)三价锑暴露下小麦不同生物学尺度效应终点(根长、生物量;保护酶活性;基因)的响应特征。以根长为效应终点计算EC50为71.43 mg/L。在1 mg/L的暴露浓度下,小麦的根长高于空白对照组,但是小麦的茎叶长度低于空白对照组,同样的趋势还可以在以鲜重和干重为效应终点的结果中发现,即在低剂量暴露的情况下三价锑对小麦根部的生长有促进作用,但是对小麦茎叶的生长有抑制作用;而在暴露剂量为50 mg/L时,小麦根部干重和鲜重均明显高于对照组,但是根长低于对照组;在高剂量暴露时(100 mg/L~500 mg/L),7种效应指标的响应值均低于空白对照组的值,说明高剂量暴露时,小麦的生长受到抑制。初步推测造成这一现象的原因可能与三价锑从根部转移运输到茎叶部分的量相关。通过柠檬酸萃取、原子荧光分光光度法分析测试小麦幼苗不同组织中三价锑的浓度,结果表明相同暴露组小麦根部三价锑的浓度明显高于小麦茎叶部分的浓度,计算转运系数(茎叶中三价锑的浓度与根部三价锑的浓度比值),得出当暴露浓度为1~100 mg/L时,小麦中三价锑的转运系数为0.1~0.2,当暴露浓度为200~500 mg/L时,转运系数降低到0.02~0.05,结合上述锑对小麦根部及茎叶生长的影响结果发现,转运系数较高时小麦根部锑浓度富集相对较少,这可能是一定程度上促进了根部的生长而相对抑制茎叶生长的原因,具体转运机理有待于进一步深入研究。本研究分析测试了小麦根部及茎叶部分丙二醛(MDA)含量、涉及酶促防御功能的酶(SOD、CAT、POD)的活性以及具有防御功能的非酶促类别的谷胱甘肽(GSH)的含量,结果表明三种保护酶当中根部POD的活性在不同浓度锑暴露时均明显低于对照组,对应的茎叶部分在大于50 mg/L的暴露组中POD的活性均高于对照组,进一步分析茎叶中POD的活性与茎叶中三价锑的相关性R2可达0.85;根部SOD的活性在锑胁迫的情况下略高于或者略低于对照组,根部CAT的活性在高浓度胁迫锑时候均低于对照组的程度相对SOD较大,因此初步推断小麦在根部锑含量较高的情况下SOD起到了一定了保护作用,而POD的减少表明三价锑一定程度上攻破了酶促防御系统,从而破坏的植物的正常生长。另外,根部和茎叶组织中MDA含量的变化表明根部高浓度锑暴露组脂质过氧化作用增强使得膜系统受损,茎叶部分的MDA含量无明显增高。根部GSH含量在高浓度暴露时明显增高表明启动了通过谷胱甘肽调节物质代谢这以防御机制。通过实时荧光定量PCR,对茎叶组织中编码重金属转运蛋白的基因IRT1、NRAMP1、HMA2的相对表达量进行分析,研究结果发现,在低剂量暴露组时NRAMP1明显下调,HMA2和IRT1在高暴露时方明显上调,说明NRAMP1是较敏感的效应指标。NRAMP1基因与植物体内铁的稳态密切相关,初步推断锑胁迫可能影响小麦对铁的代谢,HMA2和IRT1均上调说明锑胁迫影响小麦体内锌和其它二价重金属的转运。