Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ПЕРВЫЙ МИТОТИЧЕСКИЙ ЦИКЛ В КОРНЕВОЙ МЕРИСТЕМЕ СЕМЯН ЯЧМЕНЯ

ВАК РФ 03.00.01, Радиобиология

Автореферат диссертации по теме "ДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ПЕРВЫЙ МИТОТИЧЕСКИЙ ЦИКЛ В КОРНЕВОЙ МЕРИСТЕМЕ СЕМЯН ЯЧМЕНЯ"

УДК 577. 3. 01 + 581,12:63

Воесоюзный научно-исследовательский институт 1 сельскохозяйственной радиологии

На правах рукописи

КУЛИКОВА Татьяна Ивановна

ДЕЙСТВИЕ И0НИЗИРУЩЕГ0 ИЗЯУЧШИЯ НА ПЕРВЫЙ МИТОТИЧЕСКИЙ ЦИКЛ В КОШЕВОЙ МЕРИСТЕМЕ

СЕМЯН ЯЧМЕНЯ

(03.00.01. - радиобиология)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва-19вЗ

УДК 377. 3. 01 + 581,12:63

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧЮЦЮСЛВДОВАалЬСКИЙ ИИСШ1УТ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ РАДИОЛОГИИ

На правах рукописи

КУЛИКОВА Татьяна Ивановна

.Р^ЙСГВИЕ ИСВИЗЯРУЕЦЕГО ИЗДУЧВОИ НА ПЕРВЫЙ

штогачаский шей в корневой крисгвие свет я<шшя

С 03.00.01.- радиобиология)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва 1983

Работа выполнена в лаборатории биофизики и радиобиологии растений Агрофизического института ВАСХНИЛ и на кафедре ботаники Орехово-Зуевского педагогического института.

Научный руководитель - кандидат биологических наук Савин В.Н.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук Гудков Й.Н.; кандидат биологических наук Щербаков В.К.

Ведущая организация - Институт ядерной физики АН СССР им. В.П. Константинова.

Защита диссертации состоится " 1963г.

в АА часов на заседании Специализированного Совета К 120.81.01. во'Всесоюзной научно-исследовательском институте сельскохозяйственной радиологии по адресу:249020 Калужская область, г.Обнинск, ВНИИСХР.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всесоюзного научно-исследовательского института сельскохозяйственной радиологии.

Автореферат разослан

¿р^ую^М 1963г.

Ученый секретарь Специализированного Совета Н.И. Санжарова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В Постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 19 апреля 1974 года "О мерах по ускорению развития молекулярной биологии и молекулярной генетики и использование их достижений в народном хозяйстве"» Материалах ХХУ1 съезда КПСС, Продовольственной Программе СССР указывается на необходимость расширить разработку вопросов, способствующих повышении продуктивности сельскохозяйственных растений. Чтобы эффективно осуществлять применение ионизирующих излучений в растениеводстве и селекции, необходимо расширить наши знания о механизме их действия на организмекном и клеточном уровне ( Батнгнн, Савин,1966; Гродзин-ский,1972; Гудков,1972).

Эффекты действия ионизирующего излучения на организменном уровне изучены достаточно полно. Известно,что облучение семян ячменя в дозах 100Гр и более угнетает рост и развитие растений. При облучении в дозах 5-15Гр наблюдается эффект стимуляции, который однако не всегда повторяется и природа радио стимуляции неодинаково объясняется различными исследователями (Васильев,1962; Кузин, 1977; Савин,1981; Батыгин,1982). Дня выяснения механизма явления радяоетимудяций необходимо исследовать клеточный уровень радиобиологических эффектов. Исследование механизмов действия радиационных факторов на клеточном уровне чрезвычайно важно и потоку, что эти факторы находят применение для удлинения сроков хранения сельскохозяйственной продукции, получения новых исходных форм для селекции (Куэин,1972; Щербаков,1973,1977; Дрягина,1974).

Изучение онтогенетических и цнтофнзяологяческях механизмов действия ионизирующих излучений имеет огромное значение для практического решения:вопросов охраны окружающей среды. В результате повышения радиоактивного фона на Земле практически все население, .

популяции растений и животных подвергаются облучению малыми дозами ионизирующих излучений, однако до настоящего времени мы не можем дать строгую количественную оценку последствий такого облучения. Поэтому изучение механизмов действия различных доз ионизирующих излучений, в особенности малых, на клеточном уровне является актуальным, так как экстраполяции в этой области чреваты серьезными просчетами, а надеяться на разработку критериев подобия, широко распространенных в технике и физических экспериментах в ближайшее время не приходится, потому что биологические системы по сложности превосходят все те, с которыми имеет дело наука.

Традиционный подход к решению проблемы клеточных механизмов действия облучения связан с анализом частоты и характера хромосомных аберраций. Однако такие изменения с высокой частотой возникают при действии больших доз ионизирующих излучений и выявляются на поздних стадиях митоза { Ку Ъо"1,195б; Хвостова, Валева,1959; Шапиро,1962; Сидоров,Соколов,Демин, 1966; Краевой, 1970; Крупнова,1974). При изучении цитофизиологических эффектов действия малых доз целесообразно использование методов количественной цитохимии, а также изучение митоткческой активности клеток.

Цель и задачи исследований.Целью настоящей работы является изучение действия широкого диапазона доз гамма-излучения при облучении семян, начиная'от стимулирующих рост и продуктивность растений (5-15Гр) до угнетающих (25,100Гр), на интерфазно'е ядро и первый митоз в клетках корневой меристемы зародыш . Конкретные задачи работы сводились к изучению: а) изменения среднего содержания ДНК, содержания фракций ДНК-фуксина, прочно и слабо свя-

занных с ядерными белками, состояния ДНИ в ядрах клеток, начиная от 12 до 24 часа от начала замачивания сешш; б)влияния гамма-облучения на изменение митотического индекса и соотношения клеток, находящихся в различных фазах митоза от 18 до 48 часа от начала замачивания семян.

Новизна исследований. В работе установлено,что действие иониэирущей радиации при облучении семян ячменя в широком диапазоне доз от стимулирующих до угнетающих рост растений (5-ЮОГр) на первый митотический цикл, включая и интерфазу, имеет однотипный повреждающий характер. Степень и время проявления повреждающего влияния облучения оказывайся тем сильнее и наступают тем раньше, чем больше доза облучения. Облучение семян в исследуемых дозах вызывает разнообразные радиационные изменения в клетке: задержку продвижения клеток по стадиям интерфазы, ослабление связей ДНК-белок в ДОЛ интерфазного ядра, появление радиационной депуриниэации ДНК и значительное повышение содержания ДНК-фуксина в ядрах без предварительного гидролиза;задержку продвижения клеток по фазам митоза и увеличение числа поздних фаз митоза даже при дозе 5 Гр. Показано, что одним из наиболее чувствительных критериев оценки действия ионизирующего излучения является цитохимическое выявление фракций ДНК-фуксина, слабо связанных с белками в хроматине. Установлено, что повышение митотического индекса, выявляемое в различные пострадиационные периода, обусловлено задержкой продвижения клеток по фазам митоза и накоплением клеток на поздних фазах митоза, или вхождением в митоз внеочередной порции клеток за счет нарушения клеточных корреляций.

Практическая значимость работы. Полученные результаты о повреждающем онтогенетическом действии на семена малых доз гамма-

облучения имеют практическое значение для оценки эффективности использования метода предпосевного облучения семян сельскохозяйственных культур. Данные о радиационной лабилизации связей ДНК-белок в ДНП интерфазных клеток могут быть использованы для цито-фотонетрического метода определения поражающего действия ионизирующего излучения при разработке мероприятий по охране окружающей среды. Полученные в диссертации результаты были включены в методические рекомендации к урокам по общей биологии и рекомендованы для использования на лекциях в практических занятиях по теме: "Деление клетки. Митоз".

Апробапия работы. Результаты'исследований были доложены и обсуждены на Всесоюзном симпозиуме "Клеточный цикл" (Ленинград, октябрь 1978), на Первой Всесоюзной конференции по сельскохозяйственной радиологии (Обнинск, июль-август» 1979), на УН Всесоюзном симпозиуме "Структура и функции клеточного ядра" (Харьков, май i960), на УШ Всесоюзной конференции по использованию ионизирующих излучений в растениеводстве (Москва, декабрь 1980), на совещании "Клеточный цикл растений" (Канев, сентябрь 1981), на I Всесоюзном Биофизическом съезде (Москва, август 1982).

Публикации.. По материалам диссертации опубликовано 7 научных работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и выводов. Изложена на 155 страницах машинописного текста, содержит 35 рисунков и приложение. Список использованной литературы включает £05 наименований, из них 61 на иностранных.языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материал и методика исследований. Объектом исследования были воздушно-сухие семена-и проростки ячменя сорта Пиркка. Обду-

чение проводили в установке ЛИВ- ¡[ -I в институте цитологии АН СССР. Источник излучения Было поставлено 3 серии опытов. Первая

серия одатов-по.изучение влияния гамма-облучения в широком диапазоне доз <5,10,15,20,25 и 100Гр) на интерфазное ядро и первый

митоз в корневой меристеме ячменя. Через 24 часа после облучения

о

семена замачивали при температуре воздуха 20 С. Через 12 часов после начала замачивания корешки фиксировали в ацетоуксусном алкоголе . Фиксации корневых меристем проводили через два часа, вплоть до 48-го часа от начала проращивания. С 12 по 24-Й час изучали ингерфазное ядро. Количество ДНК определяли с помощью

фотометрии интерфазных ядер корневой меристемы, окрашенных по ме-

о

тоду Фельгена,' время гидролиза 8 мин. в I* кс1 при 60 С. Измерения проводили на давленых препаратах на цитофотометре, сконструированном в лаборатории Агрофизического НИИ (АрхиповГ1974) одноволновым методом при длине волны 545нм. При фотометрировании определяли интегральную оптическую плотность, пропорциональную общему количеству ДНК (О.) (Агроскик,Бродский,1960; Селиванова,Архипов,1974; Бродский, Папаян,1976). Для халдой дозы и каждого срока фиксации во всех опытах готовили по 7 препаратов, в каждом препарате измеряли по 30 клеток. Изучали характер распределения ядер по оптическим плотностям на гистограммах и процентное соотношение клеток по фазам 5 Анализ характера распределения ядер по оптическим плотностям проводили по статистическому методу, разработанному Савиным,Архиповым и др.(Савин,Архипов и др.,1974), позволяющему находить процентное содержание клеток в фазах 0«, 5 и 0£на основе разделения гистограмм распределения интерфазных ядер по оптическим плотностям на три класса с соотношением среднего содержания ДНК-фуксина, равного 1:1,5:2. С 18 по 48-й"ч.

изучали митотическую активность меристематических тканей, определяемую с помощью подсчета величины митотического индекса, который представляет собой отношение числа митозов (V™), к общему числу клеток ), наблюдаемому в изучаемой области го « ^ 10036 (Дон-дуа и др.,1966). Подсчитывая число митозов, отмечали количество клеток, находящихся в разных его фазах. Поскольку меристематичес-кие ткани неоднородны (Иванов,1970,1974), для анализа брали участки корня, отличающиеся высокой митотической активностью. Исследования вели на давленых, временных препаратах. Для мацерации использовали 45$ уксусную кислоту. Окрашивание проводили ацетокармином. Для каждой дозы и каждого срока фиксации готовили 10 препаратов. В каждом препарате просматривали по 500 клеток. Вторая серия опытов -изучали действие облучения на выявление содержания слабо-и прочно связанной с белками ДНК в составе хроматина интерфаэкых ядер. Семена ячменя облучали в дозах 5,15,50 и 100Гр. фракция

ДНК-фуксина, слабо связанная с белками, выявлялась при малой дли-

о

тельности гидролиза (Змин.) в IV ВД при 60 С, Фракция ДНК-фуксина, прочно связанная с белками, выявлялась при большей длительности гидролиза (8мин.). Исследования проводили на 24-й час от начала проращивания. Корневые меристемы'окрашивали по Фельгену реактивом Шиффа. Третья серия опытов-изучали действие гамма-облучения на изменение прочности связи пуриновых оснований в молекуле ДНК. Для этого использовали реакция Фельгена без термального гидролиза в Былодва варианта опыта. В первом варианте сухие семена облучали в дозах 5,50,500Гр, На 24-й час от начала замачивания корневые меристемы фиксировали в ацетоуксусном алкаголе, затем выдерживали в реактиве Шиффа в течение двадцати часов. Во втором варианте в тех же самых дозах облучали 24-х часовые проростки, ко-

торые немедленно фиксировали и выдерживали в реактиве Шиффа в течение двух часов.

Все выше перечисленные серии опытов были проведены в двух повторкостях. Статистическая обработка данных проведена по методике, описанной Плохинским (1970)) Рокицким (1974), Доспеховым (1979).

Изменение среднего содержания ДНК-фуксина при облучении . в широком диапазоне доз в зависимости от времени после качала замачивания семян.

Для оценки действия ионизирующего излучения на среднее содержание ДНК-фуксина в интерфазных ядрах корневой меристемы ячменя были использованы три параметра: средняя оптическая плотность ядер, характер распределения ядер по оптическим плотностям и процентное содержание клеток по фазам 0ч, $и

Результаты проведенных исследований представлены на рис.1. Наименьшие отличия от контроля наблвдаются при облучении в дозе 5Гр, однако уже при этой дозе можно отметить, что первый максимум содержания /ЦК-фуксина наблюдается на 14-й час от начала замачивания семян, в то время как в контроле -на 16-й час. При облучении в дозах 10-25Гр имеют место аналогичные изменения в содержании даК-фуксина в интервале 12-18 часов от начала замачивания семян. На 20-й час содержание ДНК для доз 10-15Гр меньше, а для доз 20,100Гр больше, чем в контроле. На 24-й час пои облучении в дозах 20,25Д00Гр содержание ДНК-фуксина оказывается меньше, тогда как для доз 5, 15Гр несколько больше, чем в контроле.

Таким образом; облучение семян ячменя в диапазоне доз 5- >■•■ ЮОГр приводит к характерным изменениям содержания ДНК-фуксина на ранних этапах прорастания семян по сравнению с контролем.

Рис.1, Изменение среднего содержания ДНК-фуксина, в ядрах корневой меристем) ячменя при ойлучении в зависимости от времени фикскции.

Анализ характера распределения ядер по содержанию ДНЮ-фуксяна на гистограммах и клеток по фазам cs S и Oír контроле и при облучении в зависимости от времени после начала замачивания семян

Облучение семян приводит к изменению распределения клеток по содержанию ДНК-фуксина, причем эти изменения проявляются тем раньше и тем сильнее, чем больше доза гамма-излучения. Так, на 12-й час от начала замачивания семян при облучении в дозе 5Гр достоверных отличий от контроля в характере распределения клеток с различным содержанием ДНК-фуксина на гистограммах не наблюдаются. При облучении в дозах 10,15,20 и 25Гр максимум гистограмм по сравнению с контролем смещается в сторону средних, а в дозе ЮОГр- в сторону максимальных оптических плотностей. На 14-й час от начала замачивания семян достоверные отличия от контроля в характере гистограмм наблюдаются уже для всех доз облучения, при этом возрастает количество клеток со средним содержанием ДНК-фуксина. На 24-й час от начала замачивания при облучении семян в дозах 5,10 и 15Гр достоверных различий в характере распределения клеток от контроля не наблюдается, а при дозах 20,25 и 100Гр имеет место увеличение числа клеток с минимальным содержанием ДНК-фуксина. Поскольку изменение характера гистограмм распределения клеток по содержанию ДНК-фуксина в зависимости от времени фиксации корневой меристемы и действия облучения определяется, прежде всего, распределением клеток по фазам ,5 и ^г интерфазы, то целесообразно было провести деление полученных нами экспериментальных данных по выше перечисленным фазам.

Облучение семян ячменя в изучаемом диапазоне доз приводит к задержке продвижения клеток tío стадиям интерфазы. Особенно

^тко это наблодается при изменении числа О»-клеток (рис- 2). Из рисунка 2 видно, что уже при дозе облучения ЮГр отчетливо видна задержка продвижения клеток к 6*-фазе. Еще более выражен-'ная задержка продвижения клеток по фазам интерфазы имеет место при больших дозах облучения. Влияние малых доз облучения (5-15Гр) на изменение числа ^-клеток особенно отчетливо видно с 18-го по 24-Й час. Второй максиму« накопления клеток в (К-фазе имеет место в этом случае на 24-й час от начала проращивания по сравнению с 20-м часом в контроле.

Изменение состояния хроматина интерфазного ядра при гамма-облучении

Изменение содержания ДНК-фуксина, выявляемого по оптимальной интенсивности окрашивания при различной длительности гидролиза реакции фельгена, отражает изменение состава клеточной популяции {% клеток в й»,ь,фазах) (Богданов, 1967). В нашей работе это время составляет 8 минут. Изменение количества ДНК-фуксина, выявляемого при малой длительности гвдролиза, отражает изменение состояния ДНК, слабо связанной с белками в ДНП и выполняющей ре-гуляторше и метаболические функции (Шыерлинг, 1965; Конарев, Тю-терев,1970; Зеленин,1977; Медников,1982). В этих исследованиях ¿кло выбрано время гидролиза 3 минуты.

Получены данные об изменении содержания восьми- и трехминутной фракций ДНК-Фуксина при облучении семян в больших и малых дозах (рис. 3). Облучение семян даже в дозе 5Гр приводит к увеличению трехминутной фракции ДНК-фуксина по сравнению с контролем. Содержание слабо связанной с белками фракции ДНК-фунси-на при повышении дозы гамма-облучения увеличивается. Динамика

содержания воеьмининутной фракции ДНК-фуксина, имеет другой характер,- а именно: при облучении в дозе 5Гр содержание ДНК-фуксина остается на уровне контроля, а при увеличении дозы гамма-обду-чения достоверно уменьшается по сравнению с контролем.

Радиационные нарушения в неконденсированном хроматине под действием гамма-облучения были выявлены при использовании варианта реакции Фельгена без предварительного кислотного гидролиза. Из рисунка 4 видно, что имеет место достоверное увеличение содержания ДНК-фуксина, выявляемого после облучения по сравнению с ' контролем. Даже такая небольшая доза гамма-облучения, как 5Гр, приводит к достоверному увеличению содержания ДНК-фуксина, т.е. гамма-излучение вызывает радиационную депуринизацию ДНК.

Изменение митотического индекса в течение первой

волны митозов в зависимости от дозы гамма-облучения

Результаты проведенных исследований представлены на рис.5. Облучение в дозах 5-ЮГр приводит к тому, что значительное падение митотического индекса по сравнению с контролем имеет место на 44-46-й час от начала замачивания семян. При облучении в дозах 15-100Гр также имеет место падение митотического индекса по сравнению с контролем, причем чем больше доза, тем оно,наступает раньше и оказывается более значительным. При облучении в дозах 15-20Гр уменьшение митотического индекса начинается на 42-Й час, при облучении в дозе 25Гр- на 32-йчас, а в дозе 100Гр-на 30-й час от начала замачивания семян. На 48-й час при облучении во всех используемых дозах происходит повышение митотического индекса относительно контроля, по абсолютной величине зависящее от дозы. Наибольший митотический индекс на 48*-й час

Рис.3. Дозовые кривые трех- и восьмиминутных фракций ДЖ-фук-сина на 24-й чае от начала замачивания семян.

Рис.4. Изменение содержания ДНК-фуксина, выявляемого без предварительного гидролиза, после гамма-облучения в различных дозах.

наблюдается для доз 10 и 15Гр. Изменение митотического индекса в меристеме корешков ячменя в течение первой волны митозов носит типичный для восстановительных процессов волнообразный характер. Анализируя действие гамма-облучения на митотический индекс в течение первой волны митозов,можно выделить четыре »тала ( рис. 5). На первом этапе(20-26-й час) митотический иадекс остается на уровне контроля. На втором этапе (26-30-й) имеет место незначительное повышение митотического индекса, зависящее от дозы. На третьем этапе (32-46-й час) митотический индекс*понижается по сравнению с контролем, причем это уменьшение по величине также зависит от дозы. На четвертом этапе (46-48-й час) митотический индекс вновь повышается относительно контроля.

Таким образом, облучение семян ячменя в изучаемом диапазоне доз существенно влияет на изменение митотического индекса в клетках корневой меристемы ячменя.

Изменение соотношения клеток, находящихся в различных фазах митоза, в зависимости от дозы гамма-облучения

Гамма-облучение семян ячменя в исследуемых дозах изменяет соотношение клеток, находящихся в различных стадиях митоза; Наиболее четкие данные о характере влияния облучения на изменение соотношения клеток по фазам митоза дает анализ количества профаз и телофаз. Анализ изменения количества профаз относительно контроля показывает следующее ( рис.6). При облучении семян в дозе 5Гр изменения по сравнению с контролем незначительны, но уже и при этой минимальной дозе на 26-й час, 34-й,42-й, 44-й и 46-й час имеет место уменьшение количества клеток в про-

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

317 •

273 -

249

239 '

215

170 ■

-160 ■

9 < 15o ■

о 140 ■

1- ■х 130.

о 1ÍO

*

я: 11 o -

О 40O-

1— tu < 90-

SO-

ь- TO-

гГ 60.

О

а. с 50

40

16o

'ISO

440

430

-120

-lio

400

90

so

TO

60

50

40

50

Ю">

1(чг,с)

Рис.5. Изменение ми-готического индекса в клетках корневой меристемы ячменя после облучения относительно контроля.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ'.------5г.

Рис. 6. Изменение количества профаз в клетках корневой меристемы ячменя после облучения относительно контроля.

фазе. При дозах Ю,15,20,25Гр отличия от контроля оказываются более Значительными. Уменьшение количества клеток в профазе при дозе ЮГр начинается с 30-го часа, при дозе 15Гр -с 26-го часа, при дозах 20-25Гр-с, 24-го часа и на 36-й час уменьшение числа клеток в профазе достигает значительной величины-40^ от уровня контроля. При облучении в дозе ЮОГр увеличивается количество клеток в профазе на 20,22, 24 и 26-й час, а с 30-го часа уменьшается и на 48-й час едва достигает уровня контроля, в то время как в дозах 5-25Гр на этот срок фиксации количество клеток в профазе достоверно превышает уровень контроля.

Таким образом, анализ динамики количества клеток в пролазе при действии всех исследуемых доз гамма-излучения показывает) что эти изменения носят однотипный характер. Задержка вхождения клеток в профазу ухе имеет место при минимальной дозе 5Гр и с увеличением дозы действие облучения усиливается.

Однотипный характер изменения количества клеток в зависимости от дозы облучения показан и для телофаз. При всех исследуемых дозах облучения на 20-й час от начала замачивания семян имеет место достоверное уменьшение количества клеток в телофазе по сравнению с контролем. Далее количество телофазных клеток может значительно, до десяти раз, превышать уровень контроля. Следует отметить, что накопление ллеток в телофазе начинается тем раньше, чем больше доза облучения: при дозе 5Гр - с 33-го * часа от начала проращивания семян, ЮГр - с Зб-го часа, 15Гр -с 34-го часа, а при дозах 20,25,100Гр - с 32-го часа. При всех исследуемых дозах облучения количество клеток в телофазе на 48-й час от начала замачивания -семян достоверно меньше, чем в контроле.

Таким образом, анализ динамики количества клеток в тело-фазе еще раз свидетельствует о задержке продвижения клеток по фазам митоза при облучении семян, начиная от самой минимальной дозы 5Гр.

Обсуждение

Установлено, что облучение семян в исследуемых дозах вы' *

зывает разнообразные радиационные изменения в клетке; задержку продвижения клеток пг периодам интерфазы, ослабление связей ДНК-белок в ДНП интерфазного «щра, появление радиационной децурини-эации ДНК и значительное повышение содержания ДНК-фуксина в ядрах без предварительного гидролиза, задержку продвижения клеток по фазам митоза и увеличение количества клеток в его поздних фазах. Результат изменения среднего содержания ДНК-фуксина в клетках корневой меристемы ячменя после облучения в рассмотренных' дозах по сравнению с контролем показывают, что эти различия являются результатом задержки прохождения клеток по периодам интерфазы, а также ослабления степени связи ДНК-белок в хроматине, что согласуется с литературными данными (Анастасов и др.,1964; Стражевская, 1973).

Было установлено, что изменение гистограмм распределения ядер по количеству ДНК-фуксина имеет место во всех исследуеных дозах, но чем больже_доза облучения, тем раньше регистрируется задержка и она оказывается более длительной.

Изменение содержания разных франций ДНК-фуксина на 24-й час от качала замачивания семян зависит от дозы облучения: содержание восьмиминутной фракции ДНК-фуксина с увеличением дозы уменьшается, что свидетельствует о задержке вступления клеток в

фазу синтеза, а содержание трехминутной фракции увеличивается, что отражает ослабление связей ДНК-белок в ДЯП интерфазного ядра.

Безгидролизный вариант реакции Фельгена показывает, что гамма-облучение семян, начиная.с наименьшей дозы 5Гр, приводит к радиационной депуринизацид ДНК, к увеличению содержания 'ДНК-фуксица в зависимости от дозы. Наличие аналогичного эффекта ранее было обнаружено в опытах Томилина и Баренфельда (1977).

Как видно из наших опытов, облучение вызывает блокирование продвижения клеток по стадиям митоза. Увеличение митотического индекса во второй пострадиационный период (начиная с 26-го часа от начала замачивания семян) при облучении в малых дозах обусловлено большим количеством телофаз, при этом количество клеток, находящихся в профазе, оказывается меньше, чем в контроле, т.е. уменьшается количество клеток, вступающих в митоз. Таким образом, увеличение митотического индекса в данном случае связано с удлинением фаз митоза, что свидетельствует о задержке продвижения клеток по циклу, о повреждающем действии ионизирующего излучения. Подучены данные, что при всех дозах гамма-облучения на 48-й час от начала замачивания семян (четвертый пострадиационный период) также имеет место повышение митотического индекса относительно контроля. При пофазном анализе установлено, что в этот срок фиксации во всех вариантах с облучением число профаз значительно больше, чем в контроле. Известно, что в норме делящиеся клетки тормозят вступление новых порций клеток в митоз (Синнот, 1963). Полученные нами даь.зде о повышении митотического индекса в четвертый пострадиационный период (46-

48-й ч.) свидетельствуют о вступлении в митоз внеочередной порции клеток с началом второй волны митозов за счет радиационного нарушения клеточных корреляций.

Таким образом, полученные нами данные свидетельствуют об однотипном повреждающем действии гамма-излучения на первый мито-тический цикл при облучении семян в широком диапазоне доз,

ВЫВОДЫ

1. Действие ионизирующего излучения при облучении семян в широком диапазоне доз от стимулирующих до угнетающих рост растений (5-100Гр) на первый митотический цикл имеет однотипный повреждающий характер. Степень и время выявления повреждающего влияния облучения оказываются тем сильнее и наступают тем раньше, чем Дольше доза облучения.

2. Исследованные дозы ионизирующего излучения вызывают задержку продвижения клеток по периодам интерфазы.

3. Чувствительным критерием для оценки действия малых доз ионизирующего излучения (5-ЮГр) является выявление фракций ДНК, слабо связанных с белками в хроматине интерфазных адер зародышей семян..

4. Установлено, что облучение приводит к радиационной депуринизации ДНК и выявлению ДНК-фуксина в ядрах без предварительного гидролиза.

5. Действие гамма-облучения на митотический индекс (Ш) состоит из четырех этапов и носит типичный для восстановительных процессов волнообразный характер. На первом этапе Ш при малых дозах остается на уровне контроля, а при больших уменьшается до405Е; на втором этапе Ш при малых дозах повышается на 35$, а при больших остается на уровне контроля; на третьем этапе при всех дозах понижается и при больших дозах достигает

50$ контроля; на четвертом этапе Ш при всех дозах значительно повышается.

6. Гамма-облучение изменяет соотношение клеток, находящихся на -разных стадиях митоза. Это изменение зависит от дозы облучения к этапа первой волны митозов.. Все исследуемые дозы приводят к увеличению количества клеток, находящихся в поэДних фазах митоза, что свидетельствует о повреждающем действии иони-зирупцего излучения на клеточное деление.

7. Отмечаемое во второй пострадиационный период (26-30-ый час) увеличение Ш происходит за счет накопления клеток, находящихся в поздних фазах митоза и является показателем задержки продви_-жения клеток по митотическоцу циклу.

8. Увеличение № в четвертый пострадиационный период (46-48-й час)' связано с переходом клеток ко второй волне митозов и вступле--нием внеочередной порции клеток в митоз.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. КуликоваТ.И. Действие ионизирующей радиации на ядерный хромг,-тин в меристемах зародышей семян на ранних этапах прорастания. Первая Всесоюзная конференция по сельскохозяйственной радиологии. Тезисы докладов, М.,1979,с.32. (в соавторстве с Архнповыи Ы.В.,Баденхо А.Л.,Савиным В.И.)

2. Куликова Т.И. Динамика содержания ДНК-фуксина при действии гамма-радиации. Первая Всесоюзная'конференция по сельскохозяйственной радиологии. Тезисы докладов, М.,1979,с.33.

3. Куликова Т.И. Цитофотометрический метод оценки радиационных изменений содержания ДНК-фуксина в интерфазных ядрах-корневой

и стеблевой меристемы ячменя на ранни* этапах прорастания несинхронизированных и синхронизированных проростков.УН Всесоюзный симпозиум "Структура и функции клеточного ядра". Тезисы докладов, Харьков,1980,с.92-93. (в соавторстве с Ба-денко АЛ..Артемьевой В.В..Архиповыы М.В..Савиным В.Н.)

4. Куликова Т.Н. Действие гамма-излучения на митотнческий индекс в клетках корневой меристемы ячменя. В кн. Вопросы*биофизики и физиологии сельскохозяйственных растений. Л.,1980, с.39-50.

5. Туликова Т.И. Действие малых доз гамыа-иэлучения на содержание ДНК-фуксина в интерфазнмх ядрах и митотический индекс в клетках корневой меристемы ячменя. I Всесоюзный Биофизический съезд. Тезисы докладов стендовых сообщений. Ы.,1902,с.203.

(в соавторстве с Савиным В.Н., Архиповым Ы.В.).

6. Куликова Т.Н. Индивидуальный анализ состояния хроматина в зародышах облученных семян и продуктивность растений.Научно-технический бюллетень по агрономической физике. Д., 1982, №49,с.Н-15.

7. Куликова Т.И. Методические рекомендации к урокам по курсу общей биологии. Материалы по теме: Деление клетки. Ыитоз.

■ Мин.проев. РСФСР. Главное управление высших и средних педагогических учебных заведений. 11. ,1981, с.2-7.

3aK.se» T*pv 100. M-35Ô33, 7.02.03, Бесплатно. Ртл Лейтгрваоргетрм