Модифицирующее влияние гибберелловой на генетические эффекты у Tradescantia (клон 02), индуцированных облучением в малых дозах Текст научной статьи по специальности «Биотехнологии в медицине»

Биология

Виккинайт, 66-19.

В генотипе сортоформ Бабье лето, Шоша, 1-27-93, Высокая, Норфолк, Алма-атинская, Жар-птица, Чиф, 44302-1 ген Р рецессивен (определяли по окраске шипов - шипы слегка окра-

шенные, основание зелёное).

Выводы Определенные в результате исследований генотипы признаков шиповато-сти, окраски шипов и ягод исходных 55 сортоформ возможно использовать в

практической селекции в виде справочных данных при подборе родительских пар для гибридизации, что позволит сократить время и усилия селекционера-практика по предварительному определению этих генотипов.

Литература.

1. Казаков И.В. Малина. Ежевика. - М., 2001. - 56 с.

2. Каталог. Современные сорта малины в Нечерноземье. - М., 1988.

3. Кичина В.В., Казаков И.В. Сорта плодовых и ягодных культур, выведенных во ВСТИСП / Под редакцией И.М. Кулико-

- М., 2006. - 61 с.

4. Кичина В.В. Крупноплодные малины России. - М., 2003. - 22 с.

5. Оурецки Д.К. Селекция плодовых растений / Под редакцией д.б.н. Х.К. Еникеева. - М.,1981. - 142 с.

6. Павлова Н.М. Руководство по апробации ягодных культур. - М., 1949. - 227 с.

7. Розанова М.А. Ягодоведение и ягодоводство. - Ленинград, 1937. - 41 с.

8. Ярославцев Е.И. Малина и ежевика. - М., 2005. - 24 с.

МОДИФИЦИРУЮЩЕЕ ВЛИЯНИЕ ГИББЕРЕЛЛОВОЙ КИСЛОТЫ НА ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ У TRADESCANTIA (КЛОН 02), ИНДУЦИРОВАННЫХ ОБЛУЧЕНИЕМ

В МАЛЫХ ДОЗАХ

A.А. ХОМИЧЕНКО,

B.Г. ЗАЙНУЛЛИН,

К.С. ЗАЙНУЛЛИНА,

Институт биологии Коми НЦ УрО РАН, г Сыктывкар

Ключевые слова: малые дозы, гормоны, мутации, устойчивость и адаптацию биологических систем.

Ведущую роль в механизмах, обеспечивающих устойчивость и адаптацию биологических систем к меняющимся условиям внешней среды, согласно концепции Г. Селье [1, 2], играет гормональная система. В ряде работ было показано, что гиббе-релловая кислота, являясь мутагеном, проявляет себя как исключительно эффективный радиопротектор, что указывает на её значение в механизмах, обеспечивающих генетический гомеостаз [3, 4]. В тоже время гибберелловая кислота широко применяется в практике сельского хозяйства, как стимулятор, позволяющий значительно увеличивать урожайность различных культур.

Один из основных эффектов облучения в малых дозах - индуцированная нестабильность генома, находящая отражение в нелинейной зависимости цитогенетических нарушений от величины доз [5, 6]. Поэтому крайне интересно было оценить эффективность экзогенной гибберел-ловой кислоты в модификации радио-индуцированных изменений генотипа растений. В настоящей работе нами была поставлена задача: изучить модифицирующее действие экзогенной гибберелловой кислоты на частоту розовых соматических мутаций (РСМ) в волосках тычиночных нитей

(ВТН) Tradescantia (клон 02).

Цель и методика исследований

В экспериментах использовалась Tradescantia (клон 02), гибрид Tradescantia occidentals Pritton ex Rydb. и Tradescantia ohiensis Raf., широко используемый в работах по оценке генетической эффективности факторов окружающей среды [7, 8].

Для изучения цитогенетических эффектов в соцветиях традесканции клон 02 при облучении в малых дозах использовались соцветия, полученные в весенне-летний период. Использовалась тест-система "розовые соматические мутации в волосках тычиночных нитей" [9]. Срезы соцветий традесканции на черенках с 2-3 междоузлиями помещали в дистиллированную воду. Через 17 часов растения подвергали воздействию г-излучения в течение 20 часов, источник 226Ra (50 Р/ч). Мощности облучения в эксперименте составили от 0,02 до 1,4 сГр/ч. Полученные дозы составили от 0,4 до 28 сГр. С 6-го по 21 день после облучения подсчитывали количество ВТН и цитогенетических нарушений для каждого соцветия. Частоту цитогенетических нарушений подсчитывали как отношение учтённых событий к количеству подсчитанных волосков тычиночных нитей.

Для изучения модифицирующего действия гиббереллина на цитогенетические эффекты малых доз в ВТН традесканции соцветия традесканции на черенках с 2-3 междоузлиями перед облучением помещали в водные растворы гиббереллина А3, в концентрациях 10-4 и 10-5 моль/л. В работе использовался кристаллический гиб-береллин А3, производства химического завода г. Кургана. Режимы облучения точно соответствовали таковым для эксперимента с дистиллированной водой. До эксперимента растения содержались в условиях теплицы отдела Ботанический Сад Института биологии КНЦ УрО РАН.

Статистическая обработка полученных данных проводилась с использованием стандартных методов.

В контроле частота РСМ составляла 0,11% (табл. 1). При облучении в дозе 0,4 сГр частота розовых соматических мутаций близка к контрольному значению - 0,143%. При облучении в дозе 1 сГр частота генетических нарушений составляет 0,182%, р<0,05. В следующем варианте - 2,3 сГр - частота мутаций снижается несколько ниже контроля (недостоверно), но достоверно относительно предыдущей точки. Частота РСМ возрастает до значения 0,381% в варианте с облучением в дозе 4,86 сГр, так же достоверно отличного по отношению к контролю (р<0.001) и к

The small doses, hormones, mutations, stability and adapting the biological systems.

Таблица 1

Частота розовых соматических мутаций у традесканции после облучения и обработки гибберелловой кислотой

Вариант опыта; (доза, мощность облучения) Дистиллированная вода Гиббереллин 10"5 моль/л Гиббереллин 10"4 моль/л

Число учтённых ВТН, шт. Частота РСМ, % Число учтённых ВТН, шт. Частота РСМ, % Число учтённых ВТН, шт. Частота РСМ, %

Контроль 41797 0,11 6047 0,20 6586 0,21

0,4 сГр (0,02сГ р/ч) 6257 0,14 6752 0,21 7738 0,25

1 сГр (0,05 сГр/ч) 15378 0,18* 15984 0,18 16314 0,15

2,3 сГр (0,115 сГр/ч) 18951 0,09 13912 0,16 17756 0,18

3,1 сГр (0,155 сГр/ч) 5080 0,24* 8715 0,21 4805 0,21

4,86 сГр (0,243 сГр/ч) 6031 0,38* 7738 0,39* 7065 0,37

7 сГр (0,35 сГр/ч) 13746 0,26* 10833 0,24 8274 0,27

9,8 сГр (0,49 сГр/ч) 8769 0,18 8673 0,21 9043 0,11

13,5 сГр (0,665 сГр/ч) 6795 0,32* 7267 0,41* 5081 0,26

28 сГр (1,4 сГр/ч) 12738 2,50* 10692 2,54* 10805 1,22*

Таблица 2

Влияние обработки гибберелловой кислотой на число волосков тычиночных нитей ТгаСеБсап^а (клон 02) при разных дозах облучения, шт.

Вариант Без облучения Доза облучения

1,0 сГр 2,3 сГр 7,0 сГр

Дистиллированная вода 1099,9±124,8 1025,2±94,8 1263,4±440,0 859,1 ±336,2

ГК 10-5 моль/л 1007,8±211,8 1065,6±94,8 927,5±393,4 722,2±18,0

ГК 10-4 моль/л 1097,7±113,3 1087,6±69,5 1183,7±132,6 551,6±43,0

предшествующему минимуму. Далее частота розовых соматических мутаций снижалась с ростом дозы, уменьшаясь в варианте 9,8 сГр в 2,09 раза, до значения 0,182%. Разница между частотой мутаций в этом варианте и в варианте для 4,86 сГр статистически достоверна. С дальнейшим ростом доз частота мутаций увеличивается, достигая значения 2,49% при облучении в дозе 28 сГр, р<0,001.

Гиббереллин оказывает заметное мутагенное действие на эту тест-систему. При частоте РСМ в варианте с дистиллированной водой 0,11% (контроль), в варианте с обработкой гиббе-реллином в концентрации 10'5 моль/л частота РСМ увеличивалась до

0,20%, р<0,1, при концентрации гиб-береллина в 10'4 моль/л - до 0,213%, р<0,05.

Влияние гибберелловой кислоты на зависимость "доза-эффект" для розовых соматических мутаций сказалось в частичном снятии ее нелинейного характера. Это относится к области доз, где в эксперименте с дистиллированной водой наблюдался первый максимум и первый минимум частоты РСМ, при облучении в дозах 1 и 2,3 сГр, соответственно. При обработке традесканции гиббереллином в концентрациях 10'5 моль/л и 10'4 моль/л достоверного изменения частоты РСМ при облучении в диапазоне

от фонового до 3,1 сГр не было обнаружено.

Этот эффект не проявлялся на участке, где в эксперименте с дистиллированной водой наблюдался второй максимум частоты РСМ. В опытах с обеими концентрациями гиб-береллина частота РСМ в варианте с облучением в 4,86 сГр достоверно отличалась по частоте как от вариантов с меньшей дозой облучения, так и с большей. Так, в опыте с обработкой традесканции гиббереллином в концентрации 10'4 моль/л частота РСМ для варианта с облучением в дозе 4,86 сГр отличалась от варианта с дозой 1 сГр со значением 1Р = 3,15. Значение 1Р для разницы между частотами РСМ при облучении в дозах 9,8 сГр и 4,86 сГр составляло 3,53. При концентрации гиббереллина в 10'5 моль/л значение 1Р для различий между частотами РСМ в этих вариантах (4,86 сГр и 9,8 сГр) составляет 2,11. Сохранение нелинейного характера этого участка дозовой кривой указывает, что обработка экзогенным гиббереллином не сказывается на протекании процессов, лежащих в основе наблюдаемого цитогенетического эффекта.

При облучении соцветий традесканции в дозе 7 сГр обращает на себя внимание такой показатель, как среднее число учтённых ВТН на одно

Биология

соцветие (табл. 2).

В эксперименте с дистиллированной водой среднее число ВТН на одно соцветие в этом варианте не выходит за пределы доверительного интервала относительно других вариантов. При действии гибберелловой кислоты в концентрации 10'5 моль/л значение этого показателя выходит за пределы ошибки для варианта без облучения и варианта с облучением в дозе 1 сГр. При концентрации гиббереллина в 10'4 моль/л количество учтённых ВТН в опыте с облучением в дозе 7 сГр снижается относительно других вариантов более чем в два раза.

Изменение среднего числа ВТН на одно соцветие при облучении в дозе 7 сГр связано с уменьшением числа цветков, распустившихся в период с 6-го по 21 день после облучения, что может быть объяснено следующим образом. В работе по определению фитогормонов [6] было показано, что при облучении в дозе 4,86 сГр содержание эндогенного гиббереллина достигает максимального значения, 228,0 нг/г. В варианте с облучением в дозе 9,8 сГр, содержание эндогенного гиббереллина А3 было ниже уровня чувствительности метода [6]. Вариант с облучением в дозе 7 сГр находится на дозовом отрезке, где происходит снижение уровня эндогенного гиббереллина А3. Снижение количества учтённых ВТН в этом варианте относительно пропорционально увеличению концентрации экзогенного гиббереллина в опыте. Обработка экзогенным гиббереллином А3 является фактором, увеличивающим физиологическую нагрузку на ткани соцветий, активно элиминирующих этот гормон, что, по-видимому, приводит к снижению интенсивности цветения. Вероятно, эта нагрузка тем больше, чем выше концентрация экзогенного гиббереллина.

Вариант с облучением в дозе 9,8 сГр является первым, когда радиомодифицирующее действие гиббе-реллина проявляет зависимость от его концентрации. При облучении в этой дозе, как и в последующих двух, частота РСМ заметно снижается при обработке соцветий гиббереллином в концентрации 10'4 моль/л. Для варианта 9,8 сГр разница в частоте РСМ при обработке гиббереллином в разных концентрациях составляла 1,86 раза, 1Р=1,59, р>0,05, для варианта 13,5 -1,63 раза, 1Р=1,43, р>0,05, и при облучении в дозе 28 сГр - 2,08 раза, р<0,001.

Вероятно, низкий уровень эндогенного гиббереллина в тканях соцветий (вариант с облучением в дозе 9,8 сГр) является условием для индукции механизмов, определяющих характер цитогенетических эффектов при облучении в этой и в более высоких дозах. После обработки соцветий традесканции экзо-

генным гиббереллином в концентрации 10-4 моль/л, потенциал механизмов, инактивирующих гиббереллины, вероятно, недостаточен для снижения содержания гормона до некоторого необходимого уровня, что может приводить к существенным изменениям в частоте генетических нарушений.

Выводы. Анализ

Таким образом, реакция растений на действие данного стрессирующего фактора неоднозначна. Определенные дозы облучения могут приводить к снижению уровня нарушений генотипа или же к его повышению. Обработка гибберелловой кислотой в концентрациях ГК 10'4

Птицеводство

моль/л (примерно в таких же концентрациях используется препарат гибберелловой кислоты в практике сельского хозяйства) стабилизирует уровень изменчивости генотипа, индуцированный облучением в малых дозах, т.е., в целом, не приводит к повышению частоты мутаций.

Литература

1. Селье Г. На уровне целого организма. - М.: Наука, 1972. - 121 с.

2. Селье Г. Стресс без дистресса. - М.: Прогресс, 1979. - 122 с.

3. Виленский Е.Р. Роль гормонов в радиационном поражении растений // Радиобиология, 1987. - Т. 27. - № 5. - С. 663-665.

4. Араратян Л.А. Цитогенетические эффекты фитогормонов. - Ереван, 1989. - 138 с.

5. Евсеева Т.И. Закономерности раздельного и сочетанного действия факторов радиационной и нерадиационной приро-

ды в диапазоне малых доз (концентраций) на традесканцию (клон 02): Автореф. дисс. ... канд. биол. наук. - Обнинск, 1999.

- 23 с.

6. Хомиченко А.А., Зайнуллин В.Г., Скоробогатова И.В. Генетические и гормональные эффекты у традесканции (клон 02) при облучении в малых дозах (гиббереллины) // Биологические эффекты малых доз ионизирующей радиации и радиоактивное загрязнение среды / Мат. Междунар. конф. "Биорад-2006". - Сыктывкар, 2006.

7. Underbrink A.G., Schairer L.A., Sparrow A.H. // Plenum Press, New York, 1993. - Vol. 3. - P. 71-207.

8. Евсеева Т.И., Зайнуллин В.Г. // Радиац. биол. Радиоэкол., 1998. - Т. 38 - Вып. 6. - С. 856-864.

9. Sparrow A.H., Undenbrink A.G., Ross H.H. Mutations induced in Tradescantia by small doses of X rays and neutrons: analysis of dose-response curves // Science, 1972. - Vol. 176. - P. 916-918.

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ДЕЙСТВИЯ СЕЛЕНА НА ОРГАНИЗМ КУР-НЕСУШЕК

ЛИ. ПЕРЕПЕЛКИНА (фото), доцент кафедры биохимии Т.А. КРАСНОЩЕКОВА,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, Дальневосточный ГАУ, г. Благовещенск___________

Ключевые слова: селен, местные корма, тяжелые металлы, комбикорма, яйценоскость.

Птицеводство в Приамурье характеризуется все возрастающими требованиями к количественному увеличению продукции, улучшению ее качества и снижению себестоимости. Решение этих вопросов в Амурской области должно проводиться при оптимальном использовании местных кормов, с учетом природно-климатических и биохи-

мических особенностей региона.

Цель и методика исследования

В биосфере Амурской области наблюдается недостаток жизненно важных минеральных веществ и избыток ряда тяжелых металлов.

Установлено, что значительно усиливает накопление РЬ, Нд и Cd, а дефицит в биосфере селена, который нахо-

дится с этими элементами в антагонизме. Эти зональные особенности химического состава кормов отрицательно сказываются на яйценоскости, качестве яиц и обменных процессах, происходящих в организме кур. В связи с этим целью исследований было изучение продуктивности кур-несушек и обменных процессов в их организме.

Научно-хозяйственный опыт провели в 2006 году на Белогорской птицефабрике - на трех группах кур-несушек кросса Хайсекс Белый в возрасте 22-х недель. Опыт продолжался в течение 180 дней. Куры контрольной группы получали стандартный комбикорм марки ПК-1, куры из опытных групп получали тот же комбикорм, но обогащенный селенсодержащими препаратами: первая опытная

- селенметионином и вторая опытная -селенсодержащим белком сои. Содержание селена в элементарной форме в первой и второй опытных группах составляло 0,3 мг на 1 кг комбикорма.

В результате проведенных испытаний установлено, что яйценоскость кур-несушек, получавших комбикорм с селеносодержащими добавками, была выше в среднем на 14%, а интенсивность яйцекладки - на 8-9%. В период наиболее интенсивной яйценоскости

Selenium, local forage, heavy metals, mixed fodders, carries eggs.

Таблица 1

Переваримость питательных веществ, % (М і m)

Показатель Группа

контрольная I опытная II опытная

Сырой протеин 8б,2±0,5б 89,3±0,43 89,7і0,4б

Сырой жир б5,4і1,21 б9,б±1,87 б9,8і1,93

Сырая клетчатка 14,1±2,35 15,3±2,29 15,2±2,30

Безазотистые экстрактивные вещества (БЭВ) 85,9±1,4 87,9±1,5 88,0±1,92

Таблица 2

Усвоение и баланс азота у кур, (М і m)

Показатель Группа

контрольная I опытная II опытная

Принято с кормом, г 3,12±0,01 3,12±0,02 3,11±0,02

Выделено с пометом, г 0,94±0,02 0,70±0,01 0,71±0,02

Усвоено,г 2,1б 2,41 2,40

Коэффициент усвоения, % б9,2 77,б 77,2

Выделено азота с яйцом, г 1,30±0,01 1,5бі0,02 1,57±0,02

Коэффициент использования азота на яйцо от всего усвоенного, % б0,2 б4,7 б5,5