Сборник тезисов докладов X Международной молодежной научной конференции
АНТАГОНИСТИЧЕСКИЕ ВЗАИМООТНОШЕНИЯ ПРИ КОМБИНИРОВАННОМ ДЕЙСТВИИ НАИБОЛЕЕ РАСПРОСТРАНЕННЫХ МЕТАЛЛОВ И ОБЛУЧЕНИЯ КАК ПРОЯВЛЕНИЕ АДАПТИВНЫХ РЕАКЦИЙ У РАСТЕНИЙ
Нецвет Н.В.
Обнинский государственный технический университет атомной энергетики
Актуальность исследования. Тяжелые и другие металлы являются неотъемлемой частью биосферы. Некоторые из них необходимы как растениям, так и животным в относительно больших количествах, другие в микроколичествах, но при этом жизненно необходимы, а третьи даже в крайне малых концентрациях обладают высокой токсичностью.
Увеличенное содержание тяжелых металлов (ТМ) в почве ведет к возрастанию их концентрации в растениях. Накопление ТМ в организме человека осуществляется в основном за счет потребления продуктов питания. У растений в ходе эволюции и в течение жизни вырабатываются механизмы, приводящие к адаптации организма и снижению первоначальной чувствительности к изменению баланса химических элементов в окружающей среде.
Токсичность алюминия связана с многообразием его химических форм и миграционной способностью элемента в почвенной и водной средах. Для понимания механизмов токсического действия алюминия на всех уровнях организации растительных организмов важное значение имеет изучение механизмов ингибирующего действия этого металла на цитогенетическом уровне.
В настоящее время интенсивно исследуется комбинированное действие различных химических элементов на растения, поскольку взаимное влияние, например, тяжелых металлов может или усиливать или уменьшать их фитотоксическое действие. В почвенных растворах среди металлов довольно часто встречаются алюминий и марганец (3 и 5 места по содержанию в земной коре, соответственно). Возможным механизмом антагонистического действия одних металлов на другие является выработка растительными клетками белка фитохелатина. Установлено, что фитохелатины в растительных клетках участвуют в процессе накопления, детоксикации и метаболизма многих тяжелых металлов. Известно также, что некоторые ТМ стимулируют выработку фитохелатинов.
Цель данного исследования — выяснить стимулирует ли выработку фитохелатинов марганец, который присутствует в почвенных растворах в больших количествах.
Материалы и методы. В качестве объекта исследования использовали лук обыкновенный ? Allium cepa, имеющий 16 крупных хромосом, что удобно для цитогенетического анализа. Цитотоксичность оценивалась по изменению митотической активности клеток корневой меристемы лука. Количественно митотическая активность определялась с помощью величины митотического индекса.
Генотоксичность оценивалась по частоте аберрантных анафаз в первом митозе в корневой меристеме лука.
Рост и развитие растений в значительной степени определяются деятельностью меристем. Они считаются наиболее чувствительными образовательными тканями растений.
Объектом исследования была выбрана апикальная меристема. Для определения интенсивности воздействия необходимо сопоставить спонтанный уровень изменений митоза, с изменениями, происходящими в ней под воздействием солей алюминия и марганца.
В опыте были взяты следующие растворы для проращивания лука: перманганата калия в концентрации 0,1 мг/л в пересчете на марганец (соответствует 1 ПДК для марганца в питьевой воде); хлорида алюминия в концентрации 0,5 мг/л в пересчете на алюминий (соответствует 1ПДК для алюминия в питьевой воде); перманганата калия и алюминия вместе в тех же концентрациях (сочетанное действие), для контроля была взята дистиллированная вода.
Описана методика опытов, результаты которых представлены в таблице по комбинированному действию Al и Mn.
Таблица.
|
контроль |
Mn |
Al |
Mn+Al (1ПДК) |
МИ* |
8,70,7 |
4,80,4 |
4,60,5 |
7,00,6 |
ДАК** |
0,90,6 |
2,81,7 |
7,12,1 |
2,41,0 |
ДАК** |
0,90,6 |
2,81,7 |
7,12,1 |
2,41,0 |
*- митотический индекс (%);
**- доля аберрантных клеток (отношение числа аберрантных анафаз к общему числу анафаз, %).
Как следует из представленных данных, как алюминий, так и марганец в концентрациях, соответствующих ПДК оказывают при индивидуальном воздействии явно выраженное цитогенетическое действие. Это действие выражается в достоверном снижении величины митотического индекса и значительном увеличении частоты хромосомных аберраций. Однако при совместном действии ионов этих металлов цитогенетическое действие, вопреки ожидаемому суммированию эффектов, выражено даже меньше, чем от каждого металла в отдельности.
Это указывает на проявление антагонистического эффекта действия на растения.
С другой стороны, полученные результаты являются экспериментальной иллюстрацией важного экологического закона компенсации факторов Митчерлиха. В работе представлены данные о комбинированном действии марганца и радиации.