Сборник тезисов докладов X Международной молодежной научной конференции

Полярное сияние 2007

Ядерное будущее: безопасность, экономика и право

Содержание сборника

Секция «Экологические аспекты использования ядерной энергии»

Все доклады секции


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
(1 ПДК)

Al
(1ПДК)

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.