обеих исследованных популяциях наблюдается достоверное снижение частоты аберрантных анафаз при увеличении интервала между фракциями (p < 0,001). Следует обратить внимание, что в опытной популяции частота аберрантных анафаз в варианте с суточным интервалом между фракциями достоверно (Fц = 4,21, н = ?, р < 0,05) меньше, чем в контроле. Данные явления могут быть объяснены процессом стимулированной репопуляции, более интенсивно протекающим в растениях из загрязненной популяции.

3.2 Биохимические исследования

Результаты биохимических исследований представлены в таблице 3 и на рисунках 11, 12 (стр. X), из которых следует, что при добавлении 0,2 мл надосадочной жидкости, содержащей антиоксидантные ферменты, достоверно снижается расход йода (р < 0,01), свидетельствующий о работе антиоксидантных систем. Эти же данные говорят о том, что в пробах обоих видов подорожника, обитающих на загрязненных территориях, антиоксидантные системы работают активнее (p < 0,001). Кроме того, у вида с 2n = 24 (P. media) по сравнению с видом с 2n = 12 (P. lanceolata) расход йода в высшей степени достоверно ниже как в опытных, так и в контрольных вариантах (p < 0,001) (рис. 12). Сказанное свидетельствует о том, что, во-первых, хроническое низкоинтенсивное г-облучение, вызывающее образование в цитоплазме пероксидов и свободных радикалов, способно активировать антиоксидантные системы у облучаемых растений; во-вторых, у растений с большей плоидностью антиоксидантные ферменты либо активнее, либо присутствуют в клетках в большем количестве. Представленные данные доказывают предположения авторов [16], что характеристики окислительно-восстановительного метаболизма являются основными физиологическими детерминантами радиорезистентности организмов к длительному низкоинтенсивному воздействию.

Вопрос о природе повышенной радиоустойчивости хронически облучаемых популяций растений остается открытым. Несмотря на то, что действие повышенного фона радиации, индуцирующего накопление мутационного груза, в исследованных районах имеет место уже в течение полувека, специфического приспособления к мутагенному действию данного экологического фактора у организмов не выработалось. Одним из ведущих механизмов выступает активация хроническим в- и г-облучением репарационных систем [3, 17]. На выход индуцированных мутаций влияют генотипические различия организмов, которые обязательно имеют место как внутри популяций, так и между популяциями в особенности. Далее, вновь возникающие наследственные изменения в природных условиях будут подвергаться естественному отбору, направленному, прежде всего на повышение радиоустойчивости [2, 4, 19, 24]. По мнению ряда авторов [2, 3, 4, 19], ионизирующие излучения способны выступать не только мутагенным, но и новым экологическим фактором, отбирающим радиорезистентные фенотипы и гаметы, содержащие оптимальные геномы [2, 19]. Кроме того, из полученных нами данных следует, что еще одним механизмом радиопротекторного эффекта является активация антиоксидантных систем, разрушающих продукты радиолиза воды и органических веществ. Выяснено, что у растений с большей плоидностью радиопротекторный эффект выражен существенно ярче, объясняющий более низкий уровень спонтанного мутагенеза у подобных растений (рис. 5, стр. V; рис. 12, стр. X).

Заключение

На основании полученных и проанализированных результатов можно сделать следующие выводы:

1. Хроническое облучение в течение 50 лет приводит к достоверному повышению уровня мутационного процесса в популяциях многолетних растений: Achyrophorus maculatus и Plantago media. В то же время, в популяциях Plantago lanceolata аналогичный эффект отмечен на уровне тенденции.

2. Радиорезистентность высших растений на примере родственных видов подорожника зависит от их плоидности: вид с 24 хромосомами (P. media) оказывается более радиорезистентным по сравнению с видом с 12 хромосомами (P. lanceolata).

3. Впервые на высших растениях показана повышенная эффективность работы антиоксидантных систем у полиплоидных форм, вероятно, объясняющаяся их большей неспецифической устойчивостью.

4. В обеих популяциях (контрольной и опытной) A. maculatus в вариантах с часовым интервалом между фракциями радиационный эффект подчиняется принципу аддитивности, в то же время, при суточном интервале между фракциями индуцируется высоко достоверный радиопротекторный эффект, особенно ярко проявляющийся в опытной популяции.

5. Радиопротекторные механизмы хронического и предварительного низкоинтенсивного облучения схожи, и основными из них являются: а) активация репарационных систем; б) отбор наиболее радиорезистентных фенотипов и гамет с оптимальным геномом; а также в) активация антиоксидантных систем растений, длительное время обитающих в условиях хронического низкоинтенсивного облучения.

Список использованной литературы

1. Lane J.K.. X-ray fractionation and chromosome breakage.//Heredity, v. 5, 1951, p. 1-35.

2. Абрамов В.И., Кальченко В.А. и др. Цитогенетические эффекты в популяциях растении, произрастающих на Восточно-Уральском радиоактивном следе (ВУРСе).// Международная конференция «Генетические последствия чрезвычайных радиационных ситуаций», М., 10-13 июня 2002 г. М., РУДН, 2002: 5.

3. Абрамов В.И., Шевченко В.А.. Генетические последствия хронического действия ионизирующих излучений на популяции.//Радиационный мутагенез и его роль в эволюции и селекции. М., «Наука», 1987: 83.

4. Абрамов В.И.. Влияние хронического облучения на природные популяции растений. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук. М., 1985.

5. Алексахин Р.М., Криволуцкий Д.А., Соколов В.Е.. Организация научных исследований по радиоэкологии на Восточно-уральском радиоактивном следе. //Экологические последствия радиоактивного загрязнения на Южном Урале. М., «Наука», 1993: 6.

6. Алексеев В.Н. Количественный анализ. 4-е издание, переработанное, М., «Химия», 1972: 504 стр.

7. Гераськин С.А.. Цитогенетические последствия облучения растений в низких дозах. //Международная конференция «Генетические последствия чрезвычайных радиационных ситуаций», М., 10-13 июня 2002 г. М., РУДН, 2002: 33.

8. Гилева Э.А.. Хромосомная нестабильность у грызунов с территории ВУРСа: межвидовые сравнения.// Международная конференция «Генетические последствия чрезвычайных радиационных ситуаций», М., 10-13 июня 2002 г. М., РУДН, 2002: 33.

9. Кузин А.М.. Методология структурно-метаболической теории в радиобиологии: клетка как динамическая система. М, РУДН, 2004: 56.

10. Куликов Н.В., Тимофеева Н.А., Альшиц Л.К. Действие предварительного облучения на последующую радиочувствительность предличинок линя (Tinca tinca L.).// Действие ионизирующих излучений на гидробионты и наземные растения. Свердловск, 1970: 3.

11. Ли Д.Э.. Действие радиации на живые клетки. М., Госатомиздат, 1963: 288

12. Митрофанов Ю.А., Олимпиенко Г.С.. Индуцированный мутационный процесс эукариот. М., «Наука», 1980: 264 стр.

13. Новиков В.С., Губанов И.А.. Школьный атлас-определитель высших растений. 2-е издание. М., «Просвещение», 1991: 239 стр.

14. Плохинский Н.А.. Алгоритмы биометрии. М., Изат. МГУ, 1980: 150 стр.

15. Радиационное наследство Советского ядерного комплекса, Аналитический обзор, Редакторы: Егоров Н.Н. и др. NASA-EARTHSCAN, Лондон: Earhtscan Publications Ltd, 2000, 236 стр.

16. Расина Л.Н., Орехова Н.А.. Окислительно-восстановительный метаболизм как физиологическая детерминанта видовой радиорезистентности мелких млекопитающих на ВУРСе. //Международная конференция «Генетические последствия чрезвычайных радиационных ситуаций», М., 10-13 июня 2002 г. М., РУДН, 2002: 97.

17. Раушенбах Ю.О., Монастырский О.А.. Исследование адаптации животных к повышенному естественному фону радиации.//Влияние ионизирующих излучений на наследственность. М., «Наука», 1966: 165.

18. Рейвн П., Эверт Р., Айкхорн С., Современная ботаника. В 2 томах. «Мир» 1990.

19. Рубанович А.В.. Популяционные исследования растений, животных и человека в зонах радиационных аварий. Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора биологических наук. М., 2006: 64.

20. Серебряный А.М., Зоз Н.Н.. Стимулированная репопуляция как основа феноменов антимутагенеза и адаптивного ответа у растений//Генетика. 2002. Т. 38. № 3. С.340-346.

21. Тимофеева-Ресовская Е.А., Тимофеев-Ресовский Н.В.. Влияние разных доз г-лучей 60Со на ряску и элодею.//Влияние ионизирующих излучений на наследственность. М., «Наука», 1966: 253.

22. Турова Н.Я. Справочные таблицы по неорганической химии. Л., «Химия», 1977: 20.

23. Урбах В.Ю.. Биометрические методы. М., «Наука», 1964.

24. Шевченко В.А., Абрамов В.И., Печкуренков В.Л.. Генетические исследования на Восточно-Уральском радиоактивном следе.//Экологические последствия радиоактивного загрязнения на Южном Урале. М., «Наука», 1993: 258.

25. Ярмоненко С.П.. Вайсон А.А.. Радиобиология человека и животных. М., «Высшая школа», 2004: 543 стр.

X

Приложения

Рисунок 1. Объекты исследования

Рисунок 2. Восточно-Уральский радиоактивный след (ВУРС)

Рисунок 3. Микрофотографии меристематических клеток Achyrophorus maculatus L

Рисунок 4. Микрофотографии меристематических клеток двух видов подорожника

Таблица 1 Спонтанный мутагенез у трех видов растений, произрастающих на ВУРСе

Рисунок 5. Частоты аберрантных анафаз у различных видов растений, произрастающих на ВУРСе

Рисунок 6. Частота дицентриков на анафазу у различных видов растений, произрастающих на ВУРСе

Рисунок 7. Частота ацентрических фрагментов на анафазу у различных видов растений, произрастающих на ВУРСе

Таблица 2 Сравнительная радиочувствительность растений прозанника пятнистого (Achyrophorus maculatus L.) из контрольных и опытных популяций Восточно-Уральского радиоактивного следа при различной организации облучения

Рисунок 8. Изменение частоты аберрантных анафаз при различной организации облучения

Рисунок 9. Частота дицентриков на анафазу при разной организации облучения

Рисунок 10. Частота ацентрических фрагментов на анафазу при разной организации облучения

Таблица 3 Расход йода при титровании опытных образцов и построении калибровочной кривой

Рисунок 11. Калибровочная кривая

Рисунок 12. Активация антиоксидантных систем хроническим низкоинтенсивным г-облучением



Рисунок 1. Объекты исследования: А - прозанник пятнистый Achyrophorus maculatus L.; Б - подорожник ланцетный Plantago lanceolata L.; В - подорожник средний Plantago media L

Прозанник пятнистый - многолетнее травянистое растение высотой от 20 до 70 см с толстым буро-черным корневищем. Листья собраны в прикорневой розетке, продольно-яйцевидные, у основания клиновидно суженные с красными жилками и бурыми крапинами. Цветёт с июня до августа.

Подорожник ланцетный - многолетнее травянистое растение, выходящее из короткого усеченного корневища с хорошо развитой корневой системой. Листья только в прикорневой розетке, ланцетные, с жилками от 3 до 7 в основании суженные. Цветет с середины мая до середины октября.

Подорожник средний - многолетнее травянистое растение высотой от 10 до 50 см. Листья в густой прикорневой розетке, в нескольких рядах, эллиптические, к основанию сужаются, но не черешчатые. Цветет с конца мая по конец августа.



Рисунок 2. Восточно-Уральский радиоактивный след (ВУРС): территория, загрязненная радионуклидами 90Sr и 137Cs в результате аварии на химкомбинате «Маяк» 29 сентября 1957 года.



Рисунок 3. Микрофотографии меристематических клеток Achyrophorus maculatus L. (?900; фотографии Степановой А.А.)

А, Б - метафазы; В - ранняя анафаза и метафаза; Г, Д, Е, И - нормальные анафазы; Ж, З, К, Л, М, Н - анафазы с ацетрическими фрагментами; О - поздняя анафаза: трансформация хромосомного дицентрика в парные ацентрические фрагменты; П - анафаза с хромосомными дицентриками; Р - анафаза с хромосомной асимметричной транслокацией.



Рисунок 4. Микрофотографии меристематических клеток двух видов подорожника: Plantago lanceolata (L.)

А, Б - метафазы; В, Г - нормальные анафазы; Д - анафаза с анцентрическим фрагментом, Е - телофаза с разорванным дицентриком. Plantago media (L.): Ж - метафаза; З - метафаза и поздняя анафаза с дицентриком; И, К - нормальные ана-телофазы; Л - анафаза с дицентриками; М - анафаза с ацнтрическими фрагментами (?900, масляная иммерсия; фотографии автора работы).

Таблица 1

Спонтанный мутагенез у трех видов растений, произрастающих на ВУРСе

Показатели	Контрольные популяции	Опытные популяции
	Achyrophorus maculatus	Plantago lanceolata	Plantago media	Achyrophorus maculatus	Plantago lanceolata	Plantago media.
Число корешков	15	17	11	14	12	7
Общее число анафаз	1075	555	525	988	279	392
Число аберрантных анафаз	179	118	76	248	73	71
Частота аберрантных анафаз	0,17 ± 0,01	0,21 ± 0,02	0,11 ± 0,02	0,25 ± 0,01	0,26 ± 0,03	0,18 ± 0,02
Частота дицентриков на анафазу	0,16 ± 0,01	0,14 ± 0,01	0,15 ± 0,02	0,25 ± 0,01	0,16 ± 0,02	0,19 ± 0,02
Частота ацентрических фрагментов на анафазу	0,24 ± 0,05	0,32 ± 0,02	0,38 ± 0,03	0,32 ± 0,07	0,44 ± 0,03	0,20 ± 0,02



Рисунок 5. Частоты аберрантных анафаз у различных видов растений, произрастающих на ВУРСе

Рисунок 6. Частота дицентриков на анафазу у различных видов растений, произрастающих на ВУРСе



Рисунок 7. Частота ацентрических фрагментов на анафазу у различных видов растений, произрастающих на ВУРСе

IX

VIII

Таблица 2

Сравнительная радиочувствительность растений прозанника пятнистого (Achyrophorus maculatus L.) из контрольных и опытных популяций Восточно-Уральского радиоактивного следа при различной организации облучения

Показатели	Контрольная популяция	Опытная популяция
	Контроль	5 Гр	30 Гр	(5+30) Гр через час	(5+30) Гр через сутки	Контроль	5 Гр	30 Гр	(5+30) Гр через час	(5+30) Гр через сутки
Число корешков	15	5	14	19	18	14	7	13	8	11
Общее число анафаз	1075	257	573	560	589	988	520	537	498	514
Число аберрантных анафаз	179	54	207	336	258	248	221	203	185	105
Частота аберрантных анафаз	0,17 ± 0,01	0,21 ± 0,03	0,36 ± 0,02	0,60 ± 0,02	0,44 ± 0,02	0,25 ± 0,01	0,43 ± 0,02	0,38 ± 0,02	0,37 ± 0,02	0,20 ± 0,02
Частота дицентриков на анафазу	0,16 ± 0,01	0,14 ± 0,02	0,24 ± 0,02	0,17 ± 0,02	0,29 ± 0,02	0,25 ± 0,01	0,23 ± 0,02	0,20 ± 0,02	0,27 ± 0,02	0,19 ± 0,02
Частота ацентрических фрагментов на анафазу	0,24 ± 0,05	0,32 ± 0,02	0,81 ± 0,18	1,52 ± 0,02	1,52 ± 0,23	0,32 ± 0,07	1,38 ± 0,25	0,95 ± 0,13	0,72 ± 0,13	0,30 ± 0,06



Рисунок 8. Изменение частоты аберрантных анафаз при различной организации облучения

Рисунок 9. Частота дицентриков на анафазу при разной организации облучения

Рисунок 10. Частота ацентрических фрагментов на анафазу при разной

организации облучения

Таблица 3

Расход йода при титровании опытных образцов и построении калибровочной кривой

Показатели	Контрольные популяции	Опытные популяции
	Plantago lanceolata	Plantago media	Plantago lanceolata	Plantago media
Количество проб	21	26	27	30
Объем йода, мл	1,33 ± 0,035	1,19 ± 0,020	0,94 ± 0,014	0,69 ± 0,023
Объем перекиси, мл	3	5	7
Количество проб	15	58	15
Объем йода, мл	Опыт	1,03 ± 0,028	1,45 ± 0,029	1,77 ± 0,022
	Теория	1,05 ± 0,037	1,42 ± 0,037	1,79 ± 0,037

Рисунок 11. Калибровочная кривая. Уравнение регрессии: y = вx + б,

где б = 0,4933; в = 0,185. Коэффициент линейной корреляции r = 0,99775.



Рисунок 12. Активация антиоксидантных систем хроническим

низкоинтенсивным г-облучением

Страницы: 1, 2

Голосование

Как вы оцениваете работу нашего сайта? Отлично Хорошо Нормально Плохо Результаты