四溴乙基环己烷对绿豆种子萌发和幼苗生长的影响

摘要 以绿豆为研究对象，分别设置0、60、120、180 μg/L四溴乙基环己烷（TBECH）共4个处理，采用温室水培法在25 ℃条件下研究TBECH对绿豆种子发芽率、发芽势、干重、鲜重及苗期绿豆的株高、根长、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）的活性等生理指标的影响。结果表明，TBECH能够显著降低苗期绿豆的生物量，鲜重从3.75 g下降至2.91 g，干重从139.25 mg下降至75.67  mg，但对种子发芽率和发芽势无显著影响。TBECH能够显著抑制绿豆幼苗茎和根的伸长，180 μg/L TBECH处理组株高仅是对照组的63.0%，主根的根长是对照组的18.4%，且TBECH对幼苗主根生长的抑制作用高于对茎的抑制，表明TBECH对绿豆具有毒性效应。TBECH显著提高幼苗中POD和CAT的活性，180 μg/L TBECH处理组幼苗POD和CAT活性分别是对照组的2.1和3.2倍，表明氧化应激可能是导致植物毒性的关键影响因素。

关键词 四溴乙基环己烷;绿豆;种子萌发;幼苗生长;生理指标

中图分类号 X171.5  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2022）18-0005-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.18.002

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effects of Tetrabromoethylcyclohexane on Seed Germination and Seedling Growth of Vigna radiata

SHI Xiao-li， YANG Yang， ZHANG Hui-ru et al

（Department of Biological Science and Technology， Jinzhong University，Jinzhong，Shanxi 030619）

Abstract Taking Vigna radiata as the research object， four treatments of 0， 60， 120 and 180 μg/L tetrabromoethylcyclohexane （TBECH） were set， respectively.Using greenhouse hydroponics， under the condition of 25 ℃，the effects of TBECH on the germination rate， germination potential， dry weight， fresh weight of Vigna radiata seeds， and the plant height， root length， peroxidase （POD） and catalase （CAT） activities of Vigna radiata at seedling stage were studied.The results showed that TBECH could significantly reduce the biomass of Vigna radiata at seedling stage， the fresh weight decreased from 3.75 g to 2.91 g， and the dry weight decreased from 139.25 mg to 75.67 mg， but had no significant effect on seed germination rate and germination potential.TBECH could significantly inhibit the elongation of stems and roots of Vigna radiata seedlings.The plant height of the 180 μg/L TBECH treatment group was only 63.0% of that of the control group， and the root length of the main root was 18.4% of the control group， and the inhibitory effect of TBECH on the growth of the main root of seedlings was higher than that on the stem， indicating that TBECH was toxic to Vigna radiata effect.TBECH significantly increased the activities of POD and CAT in seedlings， and the activities of POD and CAT in the 180 μg/L TBECH treatment group were 2.1 and 3.2 times higher than those in the control group， respectively， indicating that oxidative stress may be a key influencing factor leading to phytotoxicity.

Key words Tetrabromoethylcyclohexane （TBECH）;Vigna radiata;Seed germination;Seedling growth;Physiological indicators

四溴乙基环己烷（tetrabromoethylcyclohexane），又名1，2-二溴-4-（1，2-二溴乙基）环己烷（TBECH或DBE-DBCH），是一种被广泛用于泡沫塑料、黏合剂、塑料制品和电力电缆涂料等材料的新型溴代阻燃剂（NBFRs）。TBECH被认为是传统溴代阻燃剂多溴联苯醚（PBDEs）和六溴环十二烷（HBCDs）的潜在替代品[1]。研究表明，TBECH具有潜在的环境持久性和长距离迁移性[2]，其较高的亲脂性（logKow=5.24）意味着TBECH具有潜在的生物富集性和放大性[3-4]。TBECH已被美国环保署列入环境关注的化合物[5]。

截至目前，TBECH在环境介质[4]、生物体内[6]、甚至非职业暴露人群的血清中[7]被检出。TBECH的生物毒性效应受到广泛关注。体外试验和对鱼类、鸟类等体内试验研究表明，TBECH具有内分泌干扰毒性、神经毒性、免疫毒性和肾毒性[8-12]。此外，TBECH具有多模式内分泌干扰作用，包括雌激素、抗雄激素和甲状腺激素等毒性作用[13-14]。目前关于TBECH的毒性效应多集中在水生生物和动物体内。但是，关于新型溴代阻燃剂TBECH对植物毒性的影响才开始受到关注。

土壤是溴代阻燃剂重要的汇，溴代阻燃剂进入土壤后迅速与土壤有机质结合。因此，溴代阻燃剂的生物富集与土壤有机质的含量和性质有关[15]。植物是陆地生态系统的基本生命组成部分，能够吸收、富集和代谢一定浓度的有机污染物，如杀虫剂、双酚类似物和阻燃剂等[16-17]。有机污染物可以通过植物吸收进入食物链，从而对野生动物和人类健康造成风险。为了更好地了解植物对有机污染物的生化和分子反应，有必要检测有机污染物的植物毒性。目前，关于传统溴代阻燃剂（如PBDEs）的植物毒性效应已经有了较为深入的研究。PBDEs能够诱导植物细胞产生过量活性氧（ROS），引起玉米根细胞膜脂过氧化、蛋白羰基化和DNA双链断裂等损伤，影响植物组织和细胞的正常代谢过程，最终导致植物生长受到抑制甚至死亡[18-21]。西葫芦和萝卜通过自身吸收转运PBDEs到地上部分来减少其在环境中的含量，提高土壤中PBDEs的生物有效性，进而增加人类暴露风险[22]。

绿豆（Vigna radiata L.）属于豆科草本植物，富含多种营养物质，且具有强的固氮能力，可以有效改善土壤肥力，是我国的主要粮食作物之一。该研究采用绿豆为受试植物，探究TBECH对绿豆种子萌发和幼苗生长的影响，通过测定种子发芽率、发芽势、干重、鲜重以及幼苗株高、根长、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）的活性来初步研究TBECH对绿豆的毒性效应，为评价TBECH对绿豆的毒性作用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试绿豆为大同小明绿豆种子（购自中国农业科学研究院）。TBECH（纯度>95%）购自上海艾美克生化有限公司。其他试剂购自北京化学试剂公司，均为分析纯。

1.2 绿豆暴露与样品准备

配制不同浓度（0、60、120、180 μg/L）的TBECH溶液备用。选择大小相近饱满的绿豆为供试植物。3% H2O2对绿豆种子处理30 min，用蒸馏水进行反复冲洗。

种子暴露：在铺有2层滤纸的培养皿中各放置10粒绿豆种子，并加入25 mL不同浓度暴露液。对照组用等量的去离子水培养，每个处理设置3个平行。将种子置于25 ℃相对空气湿度80%的恒温培养箱中进行避光培养。幼苗暴露：发芽4 d后，将长势均一的绿豆幼苗转移至锥形瓶进行暴露，每瓶放置10颗幼苗，每个处理设置3个平行。置于25 ℃恒温培养箱中培养，白天光照14 h，暗培养10 h。每天更换暴露溶液以消除浓度改变的影响。在每个暴露瓶外部用铝箔包裹以防TBECH发生光解。

1.3 种子发芽率、发芽势的测定

从绿豆暴露第2天起，每天记录露白数、发芽数、根长至种子体长1/2数。分别在第3天和第6天，计算每个处理种子的发芽势和发芽率。

发芽率=第6天供试绿豆种子发芽数/总种子数×100%

发芽势=第3天供试绿豆种子发芽数/总种子数×100%

1.4 种子鲜重和干重的测定

1.4.1 鲜重的测定。发芽试验结束后，定性滤纸吸干水分，用电子天平称量15粒绿豆种子的总鲜重。每个浓度各取3个平行组种子鲜重的平均值。

1.4.2 干重的测定。发芽试验结束后，分别从各组中随机选取5粒绿豆种子，放入电热恒温鼓风干燥箱中于105 ℃下烘15 min后调至80 ℃烘干至绿豆种子恒重，用电子天平称其干重。每个浓度各取3个平行组干重的平均值。

1.5 幼苗株高和根长的测量

选取生长状况良好、长势相似的9株幼苗，连续5 d进行根长、株高的测量。将绿豆植株水平放置，直接用尺子测量株高。由于根部弯曲脆弱故采用细线测量，做好标记后用尺子测量标记长度，观察在不同浓度下绿豆生长状况的变化。

1.6 过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性的测定

用无菌水清洗绿豆幼苗，拭去水分，称取幼苗鲜样0.3 g置于玻璃研磨器中，在冰浴中加少量石英砂，用5 mL KH2PO4将幼苗研磨成匀浆，转入离心管，4 ℃ 4 000 r/min离心15 min，取上清液，即得到样品粗酶液。

采用Bradford法，以牛血清蛋白为标准测定幼苗中的蛋白含量。采用愈创木酚法测定POD的活性，在470 nm波长下测定其吸光度，根据吸光度计算POD活性。采用紫外吸收法测定CAT活性，在波长240 nm下测定其吸光度，根据吸光度计算CAT活性。

1.7 数据处理与分析

利用GraphPad Prism 5进行统计学分析。数据分析采用多组独立样本（≥3）单因素方差分析，P<0.05表示数据具有统计学意义。