CC BY
95
Вестник Челябинского государственного университета. 2013. № 7 (298).
Биология. Вып. 2. С. 104-106.
Е. Ю. Букатич, Н. А. Обвинцева, Е. А. Пряхин
ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ОСТРОГО ГАММА-ОБЛУЧЕНИЯ В КЛЕТКАХ МЕРИСТЕМЫ ПРОРОСТКА ЛАТУКА (Lactuca sativa L.)
Представлена оценка генотоксического действия острого гамма-облучения на клетки меристемы проростка латука (Lactuca sativa L.).
Ключевые слова: Lactuca sativa, гамма-облучение, хромосомные аберрации.
Введение. В условиях роста техногенной нагрузки на окружающую среду всё более актуальными становятся вопросы оценки её экологического благополучия [5]. Контроль за состоянием окружающей среды производится химико-аналитическими методами. Однако сложный состав различных загрязнений, особенности поступления и распределения их в окружающей среде невозможно отобразить инструментальными методами. В связи с этим растёт интерес к биотест-системам, которые способны интегрально и оперативно дать токсикологическую характеристику природных и техногенных сред [3; 4].
В ряде работ было показано, что одним из наиболее чувствительных методов оценки генотоксических факторов среды является определение частоты хромосомных аберраций в клетках растений. Lactuca sativa L. широко используется в биотестировании для определения токсичности воды [1; 3]. Однако в научной литературе не было обнаружено данных об использовании латука для оценки генотоксического действия факторов среды. Поэтому первым шагом для оценки возможности использования клеток меристемы проростка семян латука в качестве тест-объекта для изучения генотоксичности факторов среды необходимо оценить эффекты хорошо известного фактора, например ионизирующего гамма-излучения.
Цель. Оценить влияние острого гамма-облучения на частоту хромосомных аберраций в клетках меристемы проростка латука (Lactuca sativa L.).
Материалы и методы. В качестве тест-объекта использовали латук обыкновенный (Lactuca sativa L.). Для оценки влияния острого внешнего гамма-облучения на частоту хромосомных аберраций в клетках проростка латука было сформировано 7 групп по 10 растений в каждой. Для обеспечения равномерности прорастания и синхронизации деления клеток семена в течение суток выдерживали в дистиллированной воде в хо-
лодильнике, затем проращивали в течение трёх суток в термостате при температуре +22 °C.
Острое внешнее гамма-облучение проростков проводили в дозах 0; 0,5; 1; 3; 5; 10; 20 Гр, с мощностью 0,7 Гр/мин и неравномерностью гамма-поля не более 5 %. Через сутки после гамма-облучения корешки фиксировали в смеси спирт — ледяная уксусная кислота (3 : 1). Препараты для цитогенетического анализа готовили из апикальной меристемы корешков и окрашивали лакто-ацетоорсеином. В каждом препарате анализировали все ана-телофазные клетки. Учитывали хромосомные мосты и фрагменты, а также отставания хромосом.
Данные обрабатывали методами вариационной статистики с использованием MS Excel и пакета R (пакет drc). Для оценки достоверности использовали ^-критерий Манна — Уитни. Для оценки зависимости частоты хромосомных аберраций от дозы радиационного воздействия проводили регрессионный анализ.
Результаты и обсуждение. В контрольной группе частота хромосомных аберраций составила 1,2±0,8 % (таблица). Внешнее общее гамма-облучение проростков привело к зависимому от дозы увеличению частоты клеток с хромосомными аберрациями в меристеме корней проростков. В группе, где растения облучали в дозе 0,5 Гр, не было выявлено статистически достоверного повышения доли аберраций. В остальных группах (1,
3, 5, 10 и 20 Гр) наблюдалось достоверное повышение частоты клеток с хромосомными аберрациями по сравнению с контролем. Максимальная частота хромосомных аберраций обнаружена в клетках меристемы после облучения в дозе 20 Гр.
Ведущую роль в генотоксическом эффекте играли хромосомные мосты (65,18 % всех аберраций). Фрагменты и отставания хромосом вносили 26,8 и 8 % соответственно нарушений в общий спектр. Наблюдаемые аберрации относятся к патологиям митоза, связанным с нарушением в хромосомах [2].
Частота клеток с хромосомными аберрациями (ХА) в клетках корневой меристемы проростка латука после острого гамма-облучения в разных дозах
Доза, Гр Количество клеток Количество клеток с ХА Частота клеток с ХА, % Стандартная ошибка 95% ДИ
0 138 2 1,22 0,82 -0,38 2,83
0,5 115 4 0,93 0,26 -0,57 2,15
1 169 14 7,9 2,0 4,1 11,8
3 193 68 34,2 2,1 30,0 38,4
5 290 128 43,7 1,5 40,8 46,7
10 175 134 76,9 2,8 71,5 82,3
20 171 163 95,5 3,0 89,7 101,3
Доза, Г р
Рис. 1. Зависимость частоты хромосомных аберраций в корневой меристеме латука от дозы внешнего гамма-облучения. Уравнение линейной регрессии: Y = 10,1 + 3,70 ■ Dose
Рис. 2. Зависимость частоты хромосомных аберраций в корневой меристеме латука
от дозы внешнего гамма-облучения.
Уравнение S-образной линии регрессии Y = 100/(1 + exp(b(log (Dose) - log(LD50))))
Для описания зависимости частоты хромосомных аберраций от дозы внешнего гамма-облучения использовали линейную модель и уравнение S'-образной кривой (рис. 1, 2).
Линейная модель (F168 = 217,3; p = 2,2 • 10-16), описывающая зависимость частоты хромосомных аберраций от дозы гамма-облучения, имела вид
Y = 10,1 + 3,70 • Dose,
где Y—частота клеток с аберрациями, %; Dose — поглощённая доза внешнего общего гамма-облучения, Гр.
S-образная кривая (F = 4,59; p = 0,0012) опи-
сывалась уравнением
Y = 100/(1 + exp(b (log (Dose) - log(LD50)))),
где Y — частота клеток с аберрациями, %; Dose — поглощённая доза внешнего общего гамма-облучения, Гр. С использованием этой зависимости удалось определить эффективную дозу, приводящую к 50 %-ному повышению частоты клеток с аберрациями в меристеме проростка латука: ED50 = 6,9±0,3 (95 % ДИ 6,2-7,6) Гр. Кроме того это уравнение позволяет оценить минимальную эффективную дозу гамма-облучения, в нашем случае дозу, приводящую к 5 %-ному эффекту: ED5 = 0,55±0,09 (95 % ДИ 0,37-0,73) Гр.
Острое внешнее гамма-облучение приводит к дозозависимому повышению частоты клеток с хромосомными аберрациями в меристеме проростков латука (Lactuca sativa L.).
Расчётное значение, характеризующее минимально-эффективную дозу гамма-облучения, приводящую к 5 %-ному эффекту, составляет 0,55±0,09 (95 % ДИ 0,37-0,73) Гр.
Список литературы
1. Fiskesjo, G. The Allium test as a standard in environmental monitoring // Hereditas. 1985. Vol. 102. P. 99-112.
2. Алов, И. А. Патология митоза (формы патологии, классификация, количественная характеристика) // Вестн. АМН СССР. 1965. № 11. С. 58-66.
3. Лисовицкая, О. В. Фитотестирование: основные подходы, проблемы лабораторного метода и современные решения / О. В. Лисовицкая, В. А. Терехова // Докл. по эколог, почвоведению. 2010. № 1.
4. Филенко, О. Ф. Биологические методы в контроле качества окружающей среды // Приборы и системы упр. 2007. № 6.
5. Шеуджен, А. Х. Биогеохимия. Майкоп : Адыгея, 2003. 1028 с.
