Цитогенетические эффекты стрессовых воздействии на растения Текст научной статьи по специальности «Биотехнологии в медицине»

ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ

Биология

^-Г^

ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ СТРЕССОВЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА РАСТЕНИЯ

Н. Ф. САНАЕВ, доктор биологических наук,

Б. Е. САДОВНИЧИЙ, Г. М.МЫШЛЯКОВ, кандидаты

биологических наук *

С целью получения измененных ра- 41,9 — 83,8 Гр — у узколистного лю-

стений, представляющих интерес для пина. Более высокие дозы радиации

решения теоретических проблем и за- вызвали ингибирующий эффект, о чем

дач прикладного характера,, использу- свидетельствует снижение митотическо-

ются различные факторы воздействия го индекса. В соответствии с данными

на исходный материал. Среди них вы- митотической активности находятся

сокой эффективностью обладают мута- показатели роста растений «а разных

гены, способные индуцировать разно- этапах онтогенеза, то есть они прямо

образные изменения, в том числе им е- пропорционально коррелируют с высо-

кнцие практическое значение. К ним той стебля.

относятся ионизирующие излучения, В результате обработки семян лю-определенные группы химических сое- пина гамма-излучениями произошли динений и др. С учетом этого нами структурные изменения хромосом, ко-проведены опыты, позволившие опре- торые у желтого люпина обнаружены делить оптимальные варианты приме- уже при дозе 41,9 Гр (0,6±0,2), а у уз-нения некоторых мутагенов, которые полистного — при 83,8 Гр (1,5+0,6). С обеспечивают наибольший выход изме- увеличением дозы облучения возрас-ненных образцов, ценных с лознава- тает число хромосомных аберраций, тельной и селекционной точек зрения. Так, они составили 2,9^0,8 % у желто-Для их раннего выявления и оценки го люпина при действии радиации в глубины структурных и функциональ- дозе 125,7 Гр>и 2,3±0,8 % у узколистных изменений использовали методы ного при дозе 167,6 Гр., Эти дозы ока^ цитогенетическото анализа, модифици- зались наиболее мутабильными, что рованные к особенности исследуемых было подтверждено последующими ис-растений [1, 2]. следованиями.

В одной серии опытов семена лю- В другой серии опытов в качестве

пина (Ь. Ыеиэ, Ь. аг^изШоПив) обра- индуктора изменчивости растений ис-

батывали гамма-излучениями 137С з в пользовалось электромагнитное поле

широком диапазоне доз (от стимулиру- коронного разряда, впервые изученное

ющих до критических) — соответст- в плане экспериментального мутагене-

в'енно 41,9; 83,8; 125,7; 167,6; 209,6 и за на кафедре генетики Мордовского

41,9; 83,8; 167,6; 293,4; 377,2 Гр. университета. Его действие испытыва-

Как установлено исследованиями, лось на томатах (сорта Пионер и Ал-

под влиянием гамма-квантов измени- патьева 0905). Воздушно-сухие и про-

лась интенсивность деления соматичес- росшие семена обрабатывались при

ких клеток в корневой меристеме, она различных экспозициях (10, 20, 30, 40

возросла при относительно небольших и 10, 20, 30 мин соответственно) в по-

Дозах облучения, особенно при ле коронного разряда с помощью спе-

41^9 Гр — у желтого и в пределах циально изготовленного прибора [31.

Цитогенетический анализ позволил встречаемости от генотипа исследуем

закономерности мых растений, экспозиции и методики

выявить определенные закономерности хромосомных перестроек. Так, появилась зависимость спектра и частоты их

применения коронных разрядов^ (табл. 1). При сходных условиях обра-

Таблица 1

Сравнительные данные о влиянии электромагнитного ноля коронного разряда на возникновение хромосомных перестроек в клетках первичной меристемы

корешков различных сортов томата

Исходный образец

Пионер

к

к

* я

с

о ы

со

X

а .

X

X 103

т о

0 ч

П Е

К 22

1 '

2 «в х д

5 *

Си

С

Количество перестроек

о

и

<и о со

Р ± Б %

ИЗ НИХ

о

о н

X

<и

о. •в4

ю

о н и

о

л

н

а

о

х

а. <и со

о

н о

о

А. I «1 ■

Алнатьева 1/905

Количество перестроек

из ни х

Р ± Б %

р

03

о н

и

о

о» а

О & X ~

о-я

<и

сп

р. а.

о» О

Король

Воздушно-сухие семена

Проросшие семена

460 6 1,30±0,52 6 465 7 1,51 ±0,56 7

10 435 8 1,84±0,65 8 0,66 435 9 2,07±0,68 9 0,64

20 440 11 2,27±0,70 9 2 1,31 405 13 3,21 ±0,87 12 1 1,68

30 447 17 3,82±0,90 15 2 2,44 443 19 4,26±0,95 17 2 2,50

40 442 22 4,97±0,10 19 3 3,13 420 21 5,00 ±1,06 18 4 2,9£

10 353 13 3,68±1,00 11 2 2,24 387 15 3,8$±0,98 13 2 2,20

20 333 20 6,00±1,30 16 4 3,37 380 22 5,78±1,19 18 4 3,39

30 328 21 6>4(ЪЫ,33 17 4 3,92 372 24 6,45± 1,27 20 4 3,80

*

боткй электромагнитным полем обнаружены немалые разл!ичия по числу аберраций в клетках корневой меристемы изучаемых образцов томата. У сорта Алпатьева 0905 оказалось больше структурных изменений хромосом, чем у сорта Пионер.

Показана прямо пропорциональная связь между цитогенетичеоким эффек-

том и экспозициеи электромагнитной обр а ботки. Хро мосо м н ые пе рестр о йки были выявлены при относительно непродолжительной выдержке семян в поле коронного разряда — в течение 10 мин. Их становилось больше по ме-ре увеличения экспозиций. При этом следует отметить, что нами использованы биологически допустимые экспозиции, за пределами которых (Проявляется их угнетающее и повреждающее действие, вызывающее гибель значи-

тельной части растении.

Установлены различия в характере индуцированных аберраций при обработке коронным разрядом воздушно-сухих и прорастающих семян. В первом случае оказалось меньше хромо-

сомных перестроек, чем -во втором, что свидетельствует об относительной устойчивости к экстремальным факторам семян, находящихся в состоянии покоя, и, наоборот, повышенной чувствительности на первоначальном этапе прорастания.

Во всех вариантах о'пыта преобладали структурные изменения хромосом типа фрагментов, что подтверждает данные о глубине воздействия электромагнитного поля на материальные основы наследственности.

В третьей серии опытов в качестве индуцирующего фактора использовали химические мутагены: диметил-сульфат (ДМС) и циклюфосфан (ЦФ). Объектом исследования служила фасоль сорта Золотая гора, семена которой повторно (М1) обрабатывали растворами взятых «мутагенов в концентрациях

0,01, 0,03 и 0,05 % (выдерживали 24 чу

после чего промывали в течение 1 ч). Во втором и последующих -поколениях семена снова обрабатывали растворами мутагенов в тех же концентрациях в течение 12 ч с последующей про.мыв-

кой. Контролем служили исходные образцы фасоли, не подвергавшиеся обработке химическими мутагенами. Примененная схема постановки эксперимента позволила определить «вклад» каждой очередной обработки мутагенами в изменчивость растений.

Цито'генетичеекие исследования показали прямую зависимость количества хромосомных аберраций от концентрации мутагена и числа последовательных обработок.

Во втором поколении после повторной обработки семян мутагенами количество митозов с аберрациями хромосом было значительно больше, чем в М2 без повторной обработки, В М2

без обработки семян мутагенами наблюдали сравнительно небольшую частоту митозов с хромосомными перестройками, но достоверно выше, чем в

контроле, ^ти данные говорят о тохм, что мутационный процесс у растений, обработанных мутагенами в Мь еще не закончился и продолжает идти отбор мутантньгх клеток.

Отмечалось незначительное увеличение хромосомных нарушений в М2 после повторной обработки по сравнению с числом аберраций в Мь Можно предположить, что, вероятно, происходит некоторая адаптация семян к действию мутагена, а также возможно течение реп а р а ц ио н н ы х п р оцес сов, снижающих повреждающий эффект мутагенного воздействия.

В третьем поколении после последовательной обработки трех поколений количество митозов с аберрациями не превышало соответствующие показатели в М2 после двукратной обработки семян мутагенами (табл. 2). Цитоге-

Таблица 2

Влияние последовательных обработок семян фасоли сорта Золотая гора химическими мутагенами на выход хромосомных аберраций

Мутаген

03

О. л X

о -

=Г ?

X

о

Частота хромосомных аберраций (М ± т), %

м2+ м2++ м3++ М3+ + + 1 [ м4+++

М4+ + + +

Контроль

дмс дмс дмс

ЦФ ЦФ ЦФ

+

о

0,01 8,23^=1,19 2,04 0,03 14,05±1,49 6,68 0„05 28,31 0,01 6,84 9,14

0,03 0,05 18,92

1,97 8,08 2,67 2,86

1.17 6,08 1,57 8,64

1,064=0,36 1,06±0.35 0,44 16,14 ± 1,02 0,74 26,81 + 1,27 0,78 34,86+1,44 0,50 10,81 ±0,98 0,82 27,97 ± 1,46 0,78 33,21 ±1,56

0,96) 2,24 5,09 8,54 2,90 6,86 8^04

0,10 0,14 0,66 0,84 0,52 0,75,

о,аб

01,96 14,68 24,81 3&98 6,64: 24,01 38,61

0,10, 0,81 ±0,29 1,09 2^38=1=0,49 Г,36 4,41 +0,6С( 1,50 8,24±0,79 0,90 2,41 ±0,51 1,52 5,91 ±0,83 1,85 9,03 ±0,80

0,81+0,29 12,92 ±0,99 25,01 ±1,36 34,01 ±1,49 8,92+0,81 19,81'+1,13 32,31 + 1,64

число обработок.

нетическии анализ показал, четвертом поколении, после трехкратной обработки мутагенами, обнаруживаются аберрации в гораздо большем

Эти

что и в аберраций хромосом в М3 — М4. Взятые

для опыта мутагены показали их высокую активность в индуцировании хромосомных аберраций, причем их ко-

количестве, чем в контроле. с*ти данные говорят, что мутационный .процесс, индуцированный мутагенами в предшествующих поколениях, продолжается.

На основании данных цитогенети-ческого анализа установлено, что последовательная обработка мутагенами семян М] и более поздних поколений

стабилизации

приводит к

количества

личество прямо зависит от концентрации мутагена.

Таким образом, приведенные экспериментальные данные свидетельствуют об изменчивости растений -под влиянием стрессовых факторов. Показано действие ионизирующих излучений* электромагнитного поля коронных разрядов и алкилмрующих соединений. Разработаны методы их применения с

учетом генотипа исследуемых образцов, дозы-эффекта, экспозиции, однократной и повторной обработки. Цито-генетические исследования корневой меристемы позволили определить наиболее результативные варианты мутагенного воздействия (гамма-облучение семян люпина в дозах 125,7 Гр — для

желтого и 167,6 Гр — для узколистно-

го; обработка в поле коронного разряда воздушно-сухих семян в течение 20 — 30 мин и проросших семян «продолжительностью 10—20 мин; замачивание семян фасоли в водном растворе ДМС и ЦФ в концентрации 0,05 %, а также в случаях повторной обработки).

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

»*

1. Паушева 3. П. Практикум, по цитологии растений. М.: Колос, 1970. 303 с.

2. Санаев Н. Ф., Объедкина Р. Н. Суточная динамика мито.тической активности клеток верхушечной меристемы кормового люпина // Цитология и генетика. 1974. Т. 8, , № 3.

С. 241 —244.

3. Садовничий Б. Е. Индуцирование наследственных изменений у томатов воздейовием коронного разряда:- Автореф. дис. ... канд. биол. наук. Горький, 1973. 24 с.

Медицина

ВЛИЯНИЕ НЕКОТОРЫХ ПЕРИФЕРИЧЕСКИХ ВАЗОДИЛАТАТОРОВ НА ТОКСИЧНОСТЬ, ХРОНО И ИНОТРОПНЫЙ ЭФФЕКТЫ СТРОФАНТИНА

С. М. ЛЕМКИНА, В. М. ЗАЙЦЕВ

кандидаты медицинских наук

щ

Лечение недостаточности кровообращения сердечными гликозидами довольно часто осложняется возникновением гликозидной интоксикации, которая, безусловно, значительно ухудшает прогноз основного заболевания миокарда и даже представляет реальную угрозу для жизни больного [3, 4]. Понятно, что назначение в процессе комплексной фармакотерапии декомпенсации сердца других лекарственных средств, индивидуально' показанных в той или иной клинической ситуации, может существенно изменить толерантность к гликозидным кардиотоникам, спровоцировав развитие интоксикации ¡последиими или, напротив, ослабив вероятность ее возникновения [2, 3]. С дру-гой стороны, комбинированное применение сердечных гликозидов с различными лекарствами может, очевидно, изменить не только токсичность

кардиотоника, но и его- основной положительный инотропный эффект, из-за которого, собственно, этот препарат и используется в медицинской практике.

Между тем работ, в которых были бы четко проведены параллели между влиянием различных лекарственных веществ, назначаемых одновременно с сердечными гликозидами, на их специфическое кардиотоническое, а также токсическое действие практически нет. Поскольку в последние годы ¡в кардиологической клинике при лечении дет компенсации сердечной деятельности все более широкое ¡применение находит комбинация сердечных гликозидов с п ер иф е р и ч ее к и м и в а зод и л)ат ато р а ми [4], представляло интерес изучить влияние двух сосудорасширяющих средств с разным механизмом действия — нитроглицерина и трапафена — на токсичность строфантина в условиях мо-