CC BY
40
УДК 615.6+63
СТИМУЛИРУЮЩЕЕ ДЕЙСТВИЕ ПЕРЕМЕННЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА МИТОТИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ В КОРНЯХ ПРОРОСТКОВ ИЗ МЕЛКИХ СЕМЯН ОДНОДОЛЬНЫХ И ДВУДОЛЬНЫХ РАСТЕНИЙ
Ю. А. Беляченко, А. Д. Усанов, В. С. Тырнов, Д. А. Усанов Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского; 410012, Саратов, Астраханская 83; e-mail: [email protected]
Пролиферативные процессы в тканях растений представляют собой ключевые события их онтогенетического развития, которые в значительной степени определяют как морфологические признаки растений, так и их физиологические характеристики, проявляющиеся в темпах развития, степени декоративности и урожайности. Пролиферация клеток зависит от целого комплекса внутренних и внешних по отношению к растению факторов. Как было показано в ряде работ (Стрекова, 1973; Шрагер, 1975; Тырнов и др., 2004), к числу таких внешних факторов, оказывающих влияние на митотическую активность растительных тканей, относятся различные по физическим характеристикам электромагнитные излучения. Учитывая их широкую распространенность в современных условиях жизни, изучение их влияния на живые организмы, и, в частности, на процесс митоза, как один из фундаментальных жизненных процессов, представляется в настоящее время особенно актуальным.
Отмечено, что электромагнитные поля с различными характеристиками способны вызывать как стимулирующие, так и ингибирующие эффекты на деление клеток; и если последние можно использовать для предотвращения размножения нежелательных микроорганизмов или опухолевых клеток, то стимуляция клеточных делений важна для повышения эффективности различных клеточных технологий и использования в сельскохозяйственной практике.
Особый интерес представляет перспектива стимуляции растений, отстающих по разным причинам, в росте и развитии. Одной из причин, способных повлиять на ход дальнейшего онтогенеза проростков, является качество семян, в частности, недостаточная степень развития запасающих тканей, которая приводит к уменьшению их размера и веса. Цель данной работы - исследовать возможность использования переменного магнитного поля для стимуляции митотической активности в проростках растений, полученных из мелких семян.
Исследовалось действие магнитного поля на апикальные меристемы корней проростков. Это связано не только с доступностью и простотой их исследования, но и с возможностью анализа достаточно большого количества клеток, которое требуется для получения объективных, статистически обоснованных представлений о характере изменений под действием поля. Как представители однодольных использовались кукуруза (линия Пурпурный тестер скороспелый) и сорго (сорт Пищевое-35). Подсолнечник (сорт Саратовский 85) и укроп (сорт Грибовский) исследовались как представители двудольных.
Источником переменного поля с частотами от 1, 3 и 6 Гц служил вращающийся диск, на котором радиально были прикреплены чередующиеся по полярности постоянные магниты с осью намагничивания, перпендикулярной плоскости диска. Диск, находящийся под чашкой Петри с семенами или проростками, вращался с помощью электродвигателя. Индукция поля вблизи дна чашки составляла 25 мТл.
Действию поля подвергались сухие или предварительно замоченные в воде (в течение 18 часов) семена. Контрольные партии семян или проростков находились вне поля при прочих равных условиях. Фиксировались кончики корешков, достигших длины 1-1,5 см. Митотический индекс определялся на давленых ацетокарминовых препаратах в результате анализа не менее 3 тысяч клеток в каждой из трех повторностей.
Установлено, что воздействие исследуемых параметров поля на мелкие покоящиеся и прорастающие семена однодольных и двудольных растений может сопровождаться существенным повышением митотической активности у опытных растений. На рисунке 1 показаны средние значения стимулирующего эффекта (превышения уровня митотической активности в опыте по сравнению с контролем).
30 25 20 15 10 5 0
=я
я &
2
^
а я
ч
о
ь
А
Б
Рисунок 1 - Средний уровень стимуляции митотической активности апикальных меристем корней кукурузы (1), сорго (2), подсолнечника (3) и укропа (4) при воздействии поля с частотой 6 Гц в течение 1 часа на покоящиеся (А) и прорастающие (Б) мелкие семена
Видно, что разное физиологическое состояние семян во время экспозиции может сопровождаться разными уровнями стимуляции. Наиболее четко это проявляется у кукурузы и укропа, причем в этом случае более эффективным оказывается воздействие на прорастающие семена.
Увеличение длительности экспозиции сухих зерновок кукурузы и уменьшение частоты поля до 1 Гц практически не сказывается на величине стимулирующего эффекта (рисунок 2). Аналогичные изменения параметров поля сопровождаются несколько более высоким уровнем стимуляции у сорго. Напротив, при 6-часовой экспозиции покоящихся зерновок кукурузы и сорго в поле с
1
2
3
4
частотой 3 Гц наблюдается относительно низкие значения стимулирующего эффекта.
о
40 30 20 10
т 1 Гц
ЕШ3 Гц
А
Б
Рисунок 2 - Средний уровень стимуляции митотической активности меристем кукурузы (А) и сорго (Б) после воздействия магнитным полем различной частоты на мелкие зерновки в течение 6 часов
Приведенные данные свидетельствуют о зависимости реакции растений не только от параметров воздействующего поля, но и от физиологического состояния растения во время экспозиции. Поэтому все эти факторы следует учитывать при необходимости достижения максимального эффекта электромагнитной стимуляции митотической активности проростков, полученных из мелких семян.
0
Литература
Стрекова В. Ю. Митоз и магнитное поле // Проблемы космической биологии. М.: Наука, 1973. т. 18. С. 200-204.
Тырнов В. С., Смирнова Ю.А, Усанов А.Д. и др. Стимулирующее влияние переменного магнитного поля на митотическую активность и рост кукурузы // Вавиловские чтения - 2004. Материалы Всеросс. конф. Секция генетики и селекции. Саратов. 2004. С. 65-67.
Шрагер Л. Н. Цитогенетический эффект действия ослабленного магнитного поля на правые и левые изомеры лука // Материалы Третьего Всесоюзного симпозиума «Влияние магнитных полей на биологические объекты». 17-19 июня 1975. Калининград, 1975. С. 194-195.
