Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Физиолого-биохимическая оценка устойчивости генома дикорастущих растений к действию радиационных и нерадиационных стресс-факторов в Якутии

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Физиолого-биохимическая оценка устойчивости генома дикорастущих растений к действию радиационных и нерадиационных стресс-факторов в Якутии"

На правах рукописи

ггс од

2 Я ИЮН ?ппп

ФИЛИППОВ ЭДУАРД ВАСИЛЬЕВИЧ

ФИЗИОЛОГО-БИОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ ГЕНОМА ДИКОРАСТУЩИХ РАСТЕНИЙ К ДЕЙСТВИЮ РАДИАЦИОННЫХ И НЕРАДИАЦИОННЫХ СТРЕСС-ФАКТОРОВ В ЯКУТИИ

11.00.11 - охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Якутск - 2000

Работ4 выполнена в Межведомственной лаборатории экологической биохимии Института биологических проблем криолитозоны СО РАН и Якутского государственного университета им. М.Ю. Аммосова.

Научные руководители:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Защита диссертации состоится

кандидат биологических наук А.Н. Журавская доктор биологических наук, академик АН РС(Я), Б.М. Кершенгольц

доктор биологических наук, профессор, член-корреспондент РАН, академик АН РС(Я), засл. деятель науки РФ и РС (Я) Н.Г. Соломонов

кандидат биологических наук, доцент Т.К.Пигулевская

Сибирский институт физиологии и биохимии растений (г. Иркутск)

" июня ™пп г- « "с

2000 г. в

час. на заседании диссертационного совета К- 182.01.01 по защите диссертаций! на соискание ученой степени кандидата биологических наук при Институте прикладной экологии Севера АН РС(Я) по адресу 677891 г.Якутск, пр.Ленина41, ИПЭС АН РС(Я)

Факс: 4112-44-57-15. e-mail: ipes.an@sci .yakutia.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института прикладной экологии Севера АН РС(Я).

Автореферат разослан

2000г.

Учецы# секретарь

диссертационного совета /р Q^

кандидат биологических наук eye«1 Itf В.Г. Тарабукина

В ft/1/. 8, О

Общая характеристика работы

Актуальность темы исследования.

В современных условиях активного воздействия человека на природу особенно остро стоит вопрос об охране окружающей среды. Настоящая реальность такова, что темпы научно технического прогресса достаточно высоки и полностью исключить влияние антропогенных факторов на био-ту невозможно. С этой точки зрения особенно важным представляется проблема нормирования, т.е. оценки допустимых пределов воздействия на экосистемы'.

Одной из актуальных проблем, стоящих перед регионами Арктического бассейна, включая Республику Саха (Якутия), является проблема сохранения устойчивости экосистем в условиях интенсификации внешних и внутренних, природных и антропогенных, воздействий на нее (Соломонов, 1987; Ларионов, 1998). Устойчивость экосистемы слагается, в свою очередь из устойчивости составляющих ее элементов. Устойчивость же организмов, согласно Дарвину, формируется на основе более полного их приспособления к условиям внешней среды, под контролем естественного отбора. Одним из уязвимых элементов в цепи экосистемы являются, как известно, растительные организмы. С этих позиций представляется важным изучение пределов устойчивости дикорастущих растений Севера к природным и антропогенным стресс-факторам. При этом, выживаемость организмов - способность сохранять эффективную продуктивность в экстремальных условиях существования - зависит от надежности функционирования всех защитных систем, которые должны обеспечивать его приспособляемость к определенным интервалам колебаний факторов среды, в том числе естественного или искусственного радиационного фона местообитания (Гродзинский, 1980, Зайнуллин, Таскаев и др., 1999). Основной физиолого-биохимической системой, устойчивость и функциональная активность которой определяет устойчивость и продуктивность всего организма, является геном. В качестве систем, обеспечивающих его устойчивость ¿южно выделить систему мембранных и цитоплазматических анти-оксидантов и комплексную ферментативную систему репарации ДНК.

Целью данной работы является оценка пределов устойчивости дикорастущих растений в экстремальных климатических условиях среды, при повышенном естественном радиационном фоне, химио-техногенных загрязнениях и остром у-облучении, как следствия изменений активности защитных антиоксидантных и ДНК-репарационных систем.

В связи с этим в работе были поставлены следующие задачи:

1. Разработать комплексный метод, позволяющий проводить физио-лого-биохимическую оценку устойчивости генома растений к воздействию стресс-факторов различной природы.

2. Изучить основные изменения активностей систем внутриклеточной защиты генома центрально-якутских видов дикорастущих растений по сравнению с растениями из Южной Якутии и Среднего Урала.

3. Провести сравнительный анализ устойчивости растений из регионов Центральной и Южной Якутии, Среднего Урала к острому у-облучению.

4. Классифицировать растения Центральной Якутии по радиоустойчивости и определить ее связь с функционированием основных защитных систем генома - антиоксидантных и ДНК-репарационных.

5. Изучить адаптивные изменения защитных систем генома дикорастущих растений Южной Якутии, произрастающих в течение многих поколений в условиях повышенного естественного радиационного фона (ПЕРФ).

6. Исследовать влияние на радиоустойчивость к острому у-облу-чению семен дикорастущих растений Южной Якутии предшествующих адаптаций их систем обеспечения устойчивости генома к условиям ПЕРФ (антиоксидантных и ДНК-репарационных).

7. Изучить влияние химических техногенных загрязнений (оксидов азота, серы, СО, угольной пыли, углеводородов нефтепродуктов) различной интенсивности в условиях Южной Якутии (г.Нерюнгри) на активность систем обеспечивающих устойчивость и функциональную активность генома клеток дикорастущих растений (антиоксидантных и ДНК-репарационных).

8. Исследовать влияние на радиоустойчивость к острому у-облуче-нию семян дикорастущих растений Южной Якутии предшествующих адаптаций их систем обеспечения устойчивости генома к условиям химио-техногенных загрязнений.

9. Определить уровни природных радиационных и химио-токсичных загрязнений, приводящих к срыву адаптаций дикорастущих растений в экстремальных климатических условиях Центральной и Южной Якутии за счет изменений активности физиолого-биохимических систем обеспечения устойчивости их генома.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Климато-географические и экологические условия произрастания растений (включая ПЕРФ и техногенные загрязнения), формируют их неспецифический физиолого-биохимический адаптивный потенциал, включающий уровень антиоксидантной (ферментативной и низкомолекуляр-

ной) защиты, а также степень устойчивости и активности генома в процессах репарации ДНК, репликации и трансляции.

2. Видовой неспецифический физиолого-биохимический адаптационный потенциал растений определяет степень успешности произрастания их (и дочерних организмов) в экстремальных условиях среды, эффективность природоохранных мероприятий, а также радиочувствительность растений к дополнительному острому радиационному у-облучению.

Научная новизна работы. Впервые исследована радиоустойчивость семян 50 видов дикорастущих растений Центральной Якутии из 19 семейств к острому у-облучению, как следствие изменений активности анти-оксидантной защиты, дифференциальной активности и устойчивости генома, сформированных в них в результате предшествующих физиолого-биохимических адаптаций к экстремальным климатическим условиям произрастания. На основе полученных физиологических и биохимических характеристик растений предложена их классификация по радиоустойчивости.

Изучены некоторые биохимические механизмы (на уровне антиок-сидантных систем, устойчивости и дифференциальной активности генома) адаптации растительных организмов к действию хронического природного радиационного облучения в малых дозах, химических антропогенных загрязнений окружающей среды угольной пылью, оксидами азота, серы и углерода, жидкими углеводородами и влияние таких адаптаций на устойчивость дикорастущих растений к дополнительному острому у-облучению.

Практическая значимость. Разработан комплексный цитолого-биохимический метод определения дифференциальной активности генома в реакциях репарации ДНК, трансляции, репликации, и его устойчивости, который был апробирован при изучении влияния на геном дикорастущих растений хронического (природного) и острого (дополнительного) радиационного облучения, химических антропогенных загрязнений- окружающей среды. То есть, метод был апробирован при проведении экологических экспертиз для установления истинной биологической реакции организма (его генома и защитных систем) на действие загрязнений окружающей среды физической и химической природы. Показано, что метод обладает прогностической силой. Он также может быть применен при изучении лекарственной устойчивости штаммов патогенных микроорганизмов, при подборе наиболее эффективных антибактериальных и противовирусных препаратов, содержащих комплекс антибиотиков и биостимуляторов; при обследовании пациентов для выявления предрасположенности к онкозаболеваниям, при создании противоонкологических, геронтологичес-ких, противодиабетических и других препаратов профилактического и лечебного действия.

Апробация работы. Основные положения работы были доложены и обсуждены на Международном научном конгрессе студентов и молодых ученых У8ТМ-96 (г. Москва), на научно-практических конференциях в г. Якутске: "Шаг в будущее" (1997), "Лаврентьевские чтения" (1998), на научных конференциях Якутского института биологии СО РАН и БГФ ЯГУ на семинаре в Марийском госуниверситете и в отделе охраны природы г. Нерюнгри.

Публикации: по теме диссертации опубликовано 6 печатных работ.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, литературного обзора, описания материалов, использованных и разработанных методик, трех глав с анализом собственных результатов и их обсуждения, выводов и списка использованной литературы, включающего 120 наименований иностранных и отечественных источников. Диссертация изложена на 139 страницах, включая 15 таблиц, 3 схемы и 8 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель и задачи работы, перечислены основные положения, выносимые на защиту.

Глава 1. Литературный обзор. Проведен анализ литературы по проблеме сохранения устойчивости организмов и механизмов их адаптации к стресс-факторам различной природы. Сделан вывод о необходимости исследования неспецифических, физиолого-биохимических механизмов адаптации для изучения устойчивости организмов к действию стресс-факторов среды как радиационной, так и иной (химической) природы.

Глава 2. Объекты и методы исследования

Объектами исследования являлись 50 видов дикорастущих растений (семена, проростки) из 19 семейств. Сборы проводили в Центральной Якутии (окрестности г.Якутска) и Южной Якутии (зона рудного тела урано-ториевого месторождения и окрестности г.Нерюнгри, включая промышленную зону), а также на Среднем Урале.

Исследование физиолого-биохимических адаптаций растений к экстремальным условиям обитания, включая ПЕРФ и химио-техногенные загрязнения, потребовало разработки и освоения ряда биохимических, физиологических, цитологических, дозиметрических и других методик. Для определения уровня природного радиационного фона в местах проведения сбора семян растений, было проведено радиодозиметрическое обследование территорий природных радиационных аномалий в Южной Якутии. Расчет уровней химических загрязнений в окрестностях г. Нерюнгри проводили в относительных единицах по отношению к контролю (зона приго-

родного леса) с учетом всей совокупности метеоданных, данных СЭС и отдела охраны природы по загрязнениям и выбросам в атмосферу по методике расчета концентраций ОНД - 86.

Физиолого-биохимические характеристики биологических тест-объектов (проростки 50 видов растений) были изучены с помощью ряда общеизвестных физиологических, биохимических и цитологических методик: спектрофотометрии (при определении содержания низкомолекулярных антиоксидантов, активности пероксидазы и супероксидцисмутазы при насыщающих концентрациях субстратов), радиоактивных индикаторов (метки 3Н-тимидин и |4С-лейцин), анафазного анализа, статистического анализа при проращивании.

Радиоустойчивость организмов к острому радиационному облучению (в диапазоне доз от 0,5 до 500 Гр) определяли при облучении семян массированными дозами у-квантов 60Со. Мощность дозы 48 Кл/(кг*с). Для расчета радиоустойчивости семян разных видов применили нормированную оценку путем вычисления натурально-логарифмических анаморфоз дозовых кривых выживаемости одномесячных проростков на стадии лис-тообразования, которая дает возможность по полученным значениям пороговой дозы (Dq) и крутизны наклона второй части дозовой кривой ^а) характеризовать радиоустойчивость и радиочувствительность семян в разных интервалах доз облучений (Журавская,1993). Все полученные количественные результаты подвергнуты статистической обработке с учетом критерия Стьюдента при р < 0,05.

Глава 3. Комплексный цнтолого-биохнмический метод дифференциальной оненкн устойчивости генома и его активности в процессах репликации.трансляции и репарации

Для оценки межвидовых различий интегральной активности систем репарации ДНК растений Якутии и общей устойчивости генома, мы разработали количественный комплексный цитолого-биохимический метод, являющийся эффективным, достаточно простым, дешевым и быстрым в проведении. Он позволил, в относительных единицах оценить активность генома в процессах трансляции и репликации. Активность систем репарации ДНК рассчитывалась как разность между нормированными величинами митотического индекса и включения тимидина (Креп); общая активность генома (К^) - как сумма нормированных величин включения тимидина и лейцина; устойчивость генома - (Ку,.) по формуле (I).

Куг = Каоз -Ь Креп / К«аг (I)

где: Ка03 - среднее арифметическое значение нормированных пока-

затепей содержания низкомопекупярных антиоксидантов, активности СОД и пероксидазы.

Разработанный метод был применен и при исследовании механизмов влияния экстремальных факторов среды: ПЕРФ - в интервале у-фона от 1,4 до 72,0 пКл/(кг с); промышленных химических загрязнений угольной пылью - от 1 до 900 отн.ед, оксидами серы, азота и СО - от 1 до 270 отн.ед, углеводородами нефтепродуктов от 1 до 735 отн.ед, в промышленной зоне г.Нерюнгри) на жизнеспособность и устойчивость дикорастущих растений.

Глава 4. Влияние биохимических адаптации растений, сформированных в экстремальных климатических (иераднациоиных) условиях произрастания, на радиоустойчивость их семян

Радиоустойчивость семян растений, произрастающих в разных климато-географических регионах Изучены изменения общей активности генома и антиоксидантных систем в тканях 15 видов дикорастущих растений из разных климато-географических зон (Центральная и Южная Якутия, Средний Урал) (табл.1). Подтверждено увеличение активности генома, наблюдается тенденция в увеличении активности антиоксидантных систем при повышении степени экстремальности климатических условий.

Таблица 1.

Зависимость значений пороговой дозы и угла наклона кривой доза-эффект от параметров антиоксидантной защиты и общей активности генома проростков растений из разных регионов произрастания растений (нормлнач.)

Район сбора семян Ка03 К. оаг

Нормировано относительно к якутским экоформам

Якутск 1,0 1,0 1,0 1,0

Урал 1,0 0,6 0,7 0,7

Нормировано относительно к нерюнгринским экоформам

Урал 0,7 0,7 0,8 0,9

Нерюнгри 1,0 1,0 1,0 _ 1,0

Нормировано относительно к якутским экоформам

Якутск 1,0 1,0 1,0 1,0

Нерюнгри 1,3 ¥ 1,2 0,8

Далее были изучены биохимические адаптации 50 видов дикорастущих растений к экстремальным климатическим нерадиацконным факто-

рам среды Центральной Якутки, которые, согласно рабочей гипотезе, могут изменять их устойчивость к дополнительным стрессирующим факторам среды (радиация, химические загрязнения). В том числе: содержание и активность антиоксидантов низкомолекулярной и ферментативной (СОД и пероксидаза) природы, ДНК- и белоксинтезующая активность генома, ми-тотический индекс, активность систем репарации ДНК и устойчивость генома. Установлено, что скорость синтеза ДНК растущих клеток корневой меристемы проростков дикорастущих растений Якутии (по степени включения 3Н-тимидина) варьирует в диапазоне от 1,3 (ярутка полевая) до 46,3 фмоль/г сутки (прострел желтеющий). Скорость синтеза белка (по включению ,4С-лейцина) - от 1,7 (одуванчик рогоносный) до 468 пмоль/г сутки (лапчатка пачкающая). Митотический индекс - от 1,6 (лапчатка пачкающая) до 11,1% (соссюрея горькая). Рассчитанные активности генома в процессах репликации составили - от 0,4 (лапчатка ползучая) до 7,6 (прострел желтеющий), в процессах репарации ДНК - от 0 (зопник клубненосный, сюссюрея горькая и др.) до 8,8 (прострел желтеющий), устойчивость генома - от 0,3 (сюссюрея горькая) до 8,3 (дейскурайния Софья) отн.ед. Суммарное содержание низкомолекулярных антиоксидантов в тканях проростков изученных видов колебалось от 3,1 (донник белый) до 272,0 мкгэкв/г (резуха вислоплодная). Активность ферментативных антиоксидантов (СОД и пероксидаза) - от предельно малых величин (0,1 мкмоль/(г*мин) - лапчатка ползучая, ель сибирская, береза растопыренная) до - 120 (по СОД) у дескурайнии Софьи и 168 мкмоль/(г*мин) (по перок-сидазе) у лука скороды.

Эти результаты указывают на то, что биохимические адаптации к экстремальным климатическим факторам среды Центральной Якутии для большинства видов дикорастущих растений включают в себя, во-первых, увеличение содержания низкомолекулярных антиоксидантов или (и) активацию ферментативных антиоксидантов - СОД и пероксидазы. Во-вторых, изменение активности систем репарации ДНК - увеличение при относительно небольшой активации антиоксидантных (АО) систем и снижение -при значительной активации антиоксидантных систем. То есть адаптивные перестройки систем репарации ДНК и антиоксидантов происходят по "принципу дополнительности". В-третьих, идет увеличение общей активности генома, включая процессы трансляции и репликации, что позволяет растениям ускоренно проходить весь онтогенетический цикл развития за короткий вегетационный период. Следствием увеличения активности генома является рост степени диспергированности хроматина, не сопровождающийся, однако, резким снижением его устойчивости благодаря активации систем, защищающих геном от действия экзогенных и эндогенных мутагенов - антиоксидантных и репарирующих ДНК.

Радиоустойчивость якутских видов растений Ранее была изучена радиочувствительность 30 видов дикорастущих растений Якутии из 16 семейств и проведена их классификация, в основу которой положены величина пороговой дозы (Дц), пропорциональная радиоустойчивости семян растений в интервале малых и средних доз острого облучения, зависящая от суммарной антиоксидантной активности, и крутизна кривой доза-эффект 0§а), величина которого обратно пропорциональна радиоустойчивости в интервале больших доз, связанная со степенью диспергированности и функциональной активности хроматина (Журавская и др, 1993).

Таблица 2.

Средние значения Каоз, К<,аг, Крсп, Куг, Од и tga 4-х групп якутских видов дикорастущих растений

Группа радиочувствительности (частота встречаемости, %) Условие Щ гЕа К^аг Креп Куг

I (8) 0д>20, и>а<1 69,5 0,8 2,6 1,9 0,2 2,8

II (60) Бд>20, 1ва>1 79,0 2,1 2,1 3,1 0,7 2Д

III (14) Бд<20, гка<1 8,1 0,7 0,6 2,1 1,2 2,2

IV (18) Бд <20, №>1 10,9 1,7 0,5 4,8 2,2 1,7

Предложена более полная и уточненная классификация по группам радиочувствительности, в основу которой положены характеристики ан-тиоксидантных (АО) систем, общей и дифференциальной активности (в том числе в процессах репарации ДНК) и устойчивости генома, позволяющие более точно распределить изученные виды по группам радиочувствительности, в зависимости от сформированного адаптационного потенциала (табл.2). Установлено, что в Якутии преобладают растения относящиеся ко II группе радиочувствительности по предложенной нами классификации. В них, вследствие многовековых климатических адаптации, сформировались: высокий уровень антиоксидантной защиты при немного сниженной активности систем репарации ДНК и относительно высокой общей активности генома.

Поэтому их хроматин обладает средней устойчивостью. Все это делает их относительно радиоустойчивыми при малых и средних дозах облучения (до 20-40 Гр) и радиочувствительными при более высоких дозах облучения.

Глава 5. Влияние биохимических адаптации растений, сформированных в условиях ПЕРФ разной интенсивности, на радноустойчивость их семян

Физиолого-биохимические перестройки в проростках семян растений. произрастающих в условиях ПЕРФ На примере ольхи кустарниковой, иван-чая узколистного и рябинника рябинолистного изучены изменения содержания низкомолекулярных антиоксидантов (НМАО), активности ферментов антиоксидантной защиты (СОД и пероксидаза) и характеристик генома в зависимости от величины ПЕРФ условий созревания семян.

Рис 1. Зависимость коэффициента суммарной антиоксидантной защиты (Каоз) проростков ольхи кустарниковой от ПЕРФ их произрастания

/ - активность пероксидазы, усл.ед.; 2 - активность СОД, усл.ед.;

3 - суммарное количество низкомолекулярных антиоксидантов, усл.ед.;

4 - коэффициент антиоксидантной защиты(Ка03); по оси абсцисс - значения ПЕРФ пКл/(кг-с);

по оси ординат - параметры антиоксидантной защиты (усл.ед.)

Установлено, что изученные характеристики антиоксидантных систему корнях проростков изменяются нелинейно в зависимости от величины у-фона созревания семян. Причем снижение содержания (НМАО), сопровождается компенсационным повышением активности СОД и (или) пероксидазы таким образом, что коэффициент суммарной антиоксидантной защиты изменяется более плавно. Зависимость имеет бимодальный характер с максимумами в области значений ПЕРФ - 7,2 и 21,0 пКл/(кг-с) и

минимумами - при 10,7 и 72,0 пКп/(кг-с), (рис.1).

Следует подчеркнуть, что несмотря на нелинейный характер изменений всех изученных параметров от величины ПЕРФ, содержание низкомолекулярных АО (2НМА0) прямо кореллирует с выживаемостью проростков по всему интервалу величин ПЕРФ (к,орр = 0,92; табл.3).

Нами была изучена зависимость активности систем репарации генома (Креп.) корневой меристемы проростков семян ольхи кустарниковой от величины ПЕРФ произрастания материнских растений. Видно, что произрастание растений в течении многих поколений в условиях ПЕРФ привело к активации систем репарации генома, максимум активности которой проявляется при у-фоне 10,7 пКл/(кг-с), постепенно снижаясь до уровня контроля при 57 пКл/(кг-с), с последующим резким падением активности при более высоком у-фоне.

Таблица 3

Зависимость физиолого-биохимических параметров проростков ольхи _кустарниковой от величины ПЕРФ ее произрастания _

у-фон, пКл/(кг с) К дм Е НМАО отн.ед. Коаг Креп. выживае мость, отн.ед. К уГ Гр а митоти-ческий индекс, %

1,4±0,2 1,0 1,0 3,0 1,0 1,0 2,0 15,0 0,9 6,0±0,3

3,6±0,5 1,0 0,9 6,1 1,8 0,7 1,9 18,0 1,7 8,2+0,4

7,2±1,1 1,3 0,6 3,4 1,6 0,4 2,7 20,0 2,0 7,0±0,3

10,7±1,6 0,6 1,1 10,2 2,7 1,4 1,4 12,0 2,9 4,5±0,2

21,0x3,1 1,7 1,5 7,3 2,0 1,6 2,5 30,0 2,1 8,4±0,4

35,8±5,4 1,0 0,5 5,3 1,5 0,4 1,9 17,0 2,0 8,2±0,4

57,0±8,6 0,9 0,6 4,3 1,2 0,3 ■ 1,8 15,0 1,8 10,2+0,5

72,0±10,8 0,8 0,8 3,1 0 0,2 0,8 10,0 0,7 14,8±0,7

Аналогичным образом изменяется и общая активность генома, которая вначале возрастает с увеличение у-фона (максимум при 10,7 пКл/(кг.с) затем постепенно снижается до уровня контроля при более высоком у-фоне (табл.3).

При ПЕРФ до 25-30 пКл/(кг.с) сохранение жизнеспособности растительных организмов достигается за счет дополняющей друг друга активации антиоксидантных или (и) ДНК-репарационных систем. На фоне анти-оксидантной и ДНК-репарационной радиопротекции к хроническому облучению в малых дозах увеличивается общую активность генома без резкого снижения его устойчивости. Это приводит к эффекту радиостимуля-

ции в интервале у-фона 10-25 пКл/(кг»с), а также способствует и лучшей климатической адаптации, т.к. растения еще быстрее проходят все стадии вегетации в условиях короткого северного лета. Однако при уровне ПЕРФ выше 30 пКл/(кг.с) начинается снижение активности антиоксидантных систем, особенно содержания низкомолекулярных АО, и активности систем репарации ДНК. Это приводит к снижению жизнеспособности семян.

Радиоустойчивость к острому у-облучению 60Со семян растений.

сформированных в условиях ПЕРФ (напримере ольхи кустарниковой)

Изучено влияние адаптации растений к произрастанию в условиях хронического облучения малыми дозами (ПЕРФ) на их радиустойчивость при остром дополнительном облучении существенно бо'лыпими дозами радиации.

Семена растений, созревших в условиях разных ПЕРФ (от 1,4 до 72 пКл/кг.с) были подвергнуты острому дополнительному у-облучению 60Со в диапазоне доз от 0,5 до 500 Гр. Произрастание растений в условиях ПЕРФ (вплоть до 35-45 пКл/(кг.с) привело, с одной стороны, к росту значений пороговых доз Бя, т.е. к увеличению радиоустойчивости, а с другой - к увеличению кривой доза-эффект, т.е. к снижению радиоустойчивости при дозах острой радиации выше Dq (табл.3). Таким образом, был выявлен эффект не только радиостимуляции жизнеспособности растений малыми дозами при хроническом облучении в условиях ПЕРФ, но и эффект дозо- и видозависимой их радиоадаптации.

При более высоких значениях ПЕРФ - до 72,0 пКл/(кг*с), на фоне снижения активности систем репарации ДНК и антиоксидантной защиты, растительные организмы пытаются сохранить свою популяцию двумя путями. Во-первых, за счет уменьшения степени уязвимости генома, благодаря снижению его общей активности, особенно скорости синтеза белков, во-вторых, за счет интенсификации клеточного деления (растет митотиче-ский индекс; табл.3). Однако, поскольку устойчивость генома в этих условиях все равно резко снижается и дочерние клетки несут большой груз мутаций, эти "стратегии выживания", похожие на процесс злокачественного перерождения клеток, приводят лишь к замедлению снижения жизнеспособности и радиоустойчивости (уменьшение Бя) их семян. Хотя радиоустойчивость к высоким дозам острого дополнительного у-облучения"^ а) и растет за счет уменьшения степени диспергированности и пространственной уязвимости генома. Семена практически не дают жизнеспособных дочерних растений.

Глава 6. Влияние биохимических адаптации растений, сформированных в условиях техногенных загрязнений, на падноустойчивость

их семян

Физиолого-биохимические перестройки в проростках семян растений, выросших в условиях химио-техногенных загрязнений среды произрастания Для выявления биохимических адаптации растений к химио-техногенным загрязнениям были проведены физиолого-биохимические исследования проростков семян иван-чая узколистного, произрастающего в условиях загрязнений окружающей среды (ЗОС) в районе Нерюнгрин-ской промышленной зоны (Южная Якутия), складывающихся из угольной пыли (содержащей, в частности такие мутагены как акридин и другие незамещенные полициклические ароматические соединения), токсичных оксидов (Шх, 802, СО) и углеводородов нефтепродуктов. Поскольку диапазон загрязнений варьировал по угольной пыли в 900 раз, по оксидам - 270 раз, по углеводородам - 735 раз, а общий уровень ЗОС - в 17,8 млн. раз, для количественной оценки уровня ЗОС мы использовали натуральные логарифмы показателей ЗОС нормированных по отношению к условно чистой зоне - пригородном лесу (табл.4).

Таблица 4.

Изменение нормированных параметров выживаемости проростков семян иван-чая узколистного, уровня антиоксидантной защиты и

активности систем репарации ДНК, общей активности и устойчивости их генома в зависимости от интенсивности ЗОС места произрастания._

1п (нормированных показателей химических загрязнений) Нормированные характеристики

[№ места отбора проб] Цп загрязнений Угольная пыль Еоксид СО, so2, NOx Углеводороды Выживаемость Каоз Креп Коаг Куг Dq tga

m о 0 0 0 1 1,0 1,0 3,0 2,0 12 1,4

Г21 3,8 -1,2 0,7 1,9 1,7 1,5 0,5 2,9 2,1 20 2,1

[31 9,4 0,6 3,9 4,9 1,8 1,4 0 2,3 1,4 15 2,5

Г41 9,4 1,9 3,7 3,8 1,3 0,9 2,5 4,5 2,6 16 1,5

Г51 14,8 2,5 5,7 6,6 1,8 1,5 1,8 3,7 з,о 20 1,7

Г61 14,8 6,1 6,1 2,6 0,3 1,2 0,2 3,1 1,4 18 1,9

П 16,7 6,8 5,6 4,3 0,4 1,4 1,4 3,1 2,8 12 1,9

Из данных табл.4 следует, что выживаемость проростков не только не снижается, а даже увеличивается по мере возрастания 1п(общих ЗОС) до 14,8 (точка 5), включая 12-кратное увеличение загрязнений угольной пылью, 300-кратное - токсичными оксидами и 735-кратное - углеводородами нефтепродуктов. При превышении данного уровня ЗОС, который можно назвать пороговым, выживаемость резко снижается. Несмотря на нелинейный характер изменений изученных параметров антиоксидантной системы от уровня ЗОС, нормированные значения коэффициента антиоксидантной защиты (каоз) кореллировали с выживаемостью проростков по всему интервалу величин ЗОС, кроме точек 6 и 7, где выживаемость снижалась при высоком значении Каоз (табл.4).

Очевидно, что система антиоксидантной защиты вносит свой вклад в процесс адаптации и эффективна при уровнях 1п(ЗОС) меньше 14,8 (точка 5). При более высоких уровнях ЗОС активности систем антиоксидатной защиты оказывается недостаточным для сохранения выживаемости растительных организмов. Антиоксидантная система является не единственной, которая обеспечивает сохранение жизнеспособности растений при средних уровнях ЗОС. Например, при уровне 1п(ЗОС) 9,4 (точка 4) Каоз снижается до 0,9, а выживаемость остается на 30% выше контроля.

В качестве второй системы, играющей ведущую роль в протекании процессов адаптации растений к химио-токсическим загрязнениям окружающей среды, были изучены системы репарации ДНК (крсп) и общей активности генома (к^) клеток корневой меристемы проростков. При увеличении уровня 1п(ЗОС) до 3,8-9,4 (по угольной пыли - в 1,8-3,3 раза; точки 2 и 3), на фоне активации антиоксидантных систем, активность процессов репарации ДНК снижается на 50-64 %, общая активность генома - на 4-20 %. При дальнейшем увеличении общего уровня ЗОС, особенно по угольной пыли (содержит наиболее активные мутагены) в 6,7-12,2 раза (точки 4 и 5 ), активность систем репарации ДНК резко возрастает, особенно на фоне снижения К^ (точка 4). То есть, в условиях адаптации растительных организмов системы антиоксидантной защиты и репарации ДНК взаимодополняли друг друга, обеспечивая тем самым сохранение и даже повышение жизнеспособности растений.

Однако дальнейший рост уровня ЗОС угольной пылью почти в 450 раз приводил к резкой инактивации систем репарации ДНК, на фоне умеренного снижения активности антиоксидантных систем (точка 6). Это вызвало резкое снижение жизнеспособности растений. По-видимому, при таких уровнях ЗОС химическими мутагенами активность систем репарации ДНК выходит на первый план в отношении сохранения выживаемости растений. Еще большее увеличение уровня общих ЗОС (точка 7) вновь

привело к активаций скетск репарации ДНК. По-видимому, это были системы БОБ-репарации, как последняя стратегия защиты клетки от действия высоких концентраций мутагенов, не инактивируемых антиоксидантами. В таком случае, можно предположить, что дочерние организмы растений, произрастающих при данном уровне загрязнений, будут нести большой груз мутаций, закрепленных при участии систем БОБ-репараций, и будут нежизнеспособны. Выживаемость же самих материнских растений, благодаря включению систем БОВ-репараций, несколько повысилась.

Таким образом, на примере проростков семян иван-чая узколистно, го, можно выделить три уровня защиты клеток от химио-токсических ЗОС, адаптации организма к ним. Во-первых, защита от химических загрязнителей идет за счет активации антиоксидантных систем. Во-вторых, при увеличении мутагенной нагрузки основную роль в адаптации начинают играть (наряду с АОЗ) системы репарации ДНК. В-третьих (когда уровень АОЗ и репарации ДНК не справляется со все возрастающим мутагенным давлением и повреждений ДНК становится критически много), организм и клетки пытаются выжить за счет снижения "качества жизни" клеток, при помощи включения системы БОБ-репарации ДНК, которая обеспечивает продолжение репликации (клеточного деления), сохранение выживаемости, закрепляя произошедшие мутации. При этом жизнеспособность дочерних организмов резко снижается.

Радиоустойчивость к острому облучению у-квантами Со60 семян растений. сформированных в условиях химических техногенных загрязнений

Для изучения влияния адаптаций растений к химио-техногениым загрязнениям окружающей среды на их радиоустойчивость, семена растений, созревших в условиях разных концентраций ЗОС, были подвергнуты острому у-облучению ^Со в диапазоне доз от 0,5 до 500 Гр. Результаты, приведенные в табл.4, показывают, что произрастание растений в условиях химических ЗОС привело, с одной стороны, к повышению их радиоустойчивости в интервале доз острого у-облучения до 15-20 Гр (Оф, связанному в основном с увеличением активности антиоксидантной защиты, в меньшей степени с активностью систем репарации ДНК. С другой стороны - к снижению их радиоустойчивости (увеличению tga) при облучении более высокими дозами у-радиации, что в первую очередь было связано с изменениями активности систем репарации ДНК.

Следовательно (как и при адаптации растительных организмов к ПЕРФ, с ее последующим влиянием на радиоустойчивость к острому дополнительному облучению), адаптация к химио-техногенным ЗОС, в определенном интервале их интенсивности, обеспечила не только сохранение и повышение жизнеспособности, но и увеличение Dq за счет совмест-

ного, взаимодополняющего повышения суммарной антиохсидантной защиты (Као,) и активности систем репарации ДНК (Креп).

Таким образом, показано, что произрастание растительных организмов в условиях хронических воздействий на них стресснрующих (мутагенных) факторов физической или химической природы может приводить к различным изменениям их неспецифического адаптивного потенциала, что отражается на их радиоустойчивости в различных интервалах доз острого дополнительного у-облучения. Природа раздражителя (мутагена, стресс-фактора) не играет при этом значительной роли. Характер изменений неспецифического адаптивного потенциала, включающего, в первую очередь, системы антиоксидантной защиты и репарации ДНК, зависит от интенсивности действующего раздражителя. При этом, если происходит активация систем антиоксидантной защиты и (или) систем репарации ДНК, то выживаемость растений и общая активность их генома (т.е. и продуктивность и устойчивость) увеличиваются, растет их радиоустойчивость в интервале доз у-радиации не превышающих Бц при ее снижении в интервале доз >Бя.

ВЫВОДЫ

1. Разработан комплексный цитолого-биохимический метод оценки дифференциальной устойчивости генома растений и его активности в процессах репарации ДНК, репликации и трансляции, включающий определение скорости включения меченных лейцина и тимидина в белки и молекулы ДНК растущих клеток и их митотического индекса, и активность низкомолекулярных и ряда ферментативных антиоксидантов (совместно с руководителями). Данный метод апробирован при изучении пределов адаптации организмов дикорастущих растений Якутии к действию климатических, природных и антропогенных стресс-факторов нерадиационной и радиационной природы. Предложена возможность его использования в природоохранных мероприятиях в целях прогнозирования устойчивости организмов в условиях загрязнений окружающей среды, при поиске оптимального природного сырья, для производства биофармацевтических препаратов общего и специфического действия.

2. Установлено, что основные физиолого-биохимические механизмы обеспечения устойчивости растительных организмов к действию экстремальных климатических условий среды заключаются в увеличении активности систем антиоксидантной защиты и генома в процессах репарации, трансляции и репликации, обеспечивая ускоренное прохождение растением онтогенетического цикла за короткий вегетационный период без снижения устойчивости. Адаптация сопровождается ростом неспецифического адаптивного потенциала, что необходимо учитывать при проведении

природоохранных и интродукционных мероприятий. Снижение радиоустойчивости к острому у-облучению семян растений из разных регионов наблюдалось в следующем ряду: семена растений Южной Якутии-)- Центральной Якутии-»' Среднего Урала.

3. Установлен диапазон межвидовой устойчивости семян 50 видов дикорастущих растений Центральной Якутии к острому у-облучению и предложена их классификация по радиоустойчивости, включающая 4 группы. Показано, что 60 % всех изученных видов растений относятся ко II группе радиоустойчивости, для которой характерна повышенная радиоустойчивость в интервале доз облучения до 20-30 Гр и повышенная радиочувствительность при более высоких дозах облучения. Установлено, что биохимическими механизмами модификаций радиоустойчивости являются климатоиндуцируемые адаптивные изменения активности антиокси-дантных систем, репарации ДНК и общей активности (степени диспергированное™) генома.

4. Выявлено влияние ПЕРФ на дикорастущие растения трех видов в Южной Якутии, которое выражается в дополнительной активации генома в процессах репликации и трансляции, приводящей к увеличению их жизнеспособности (эффект радиостимуляции), особенно в интервале ПЕРФ 10-15 пКл/(кг*с). Сохранение устойчивости генома достигается, при этом, за счет активации систем антиоксидантной защиты, либо (и) репарации ДНК, вплоть до величины ПЕРФ 10-40 пКл/(кг*с), в зависимости от вида растения. Это вызывает увеличение радиоустойчивости растительных организмов к острому дополнительному у-излучению в интервале доз до 2025 Гр (эффект радиоадаптации). При величинах ПЕРФ выше 20-50 пКл/(кг*с), в зависимости от вида растений, активности ДНК-репарационных и антиоксидантных систем снижаются, исчезают эффекты и радиостимуляции, и радиоадаптации.

5. Выявлено влияние химио-техногенных загрязнений окружающей среды (ЗОС) на жизнеспособность и радиоустойчивость к острому у-облучению семян дикорастущих растений Южной Якутии (окрестности г. Не-рюнгри), на примере иван-чая узколистного. Установлены биостимули-рующее и радиопротекторное действие загрязнений угольной пылью (до 12-кратных превышений контроля), оксидами азота, серы, углерода (до 300-кратных превышений контроля), углеводородами нефтепродуктов (до 50-100-кратных превышений контроля). Выделены три адаптивных уровня защиты растительных клеток от химио-токсических ЗОС, оказывающих влияние на радиоустойчивость. Первый - активация антиоксидантных систем. Второй - активация систем репарации ДНК вместо (или вместе с) ан-тиоксидантными системами. Реализация первых двух уровней адаптации приводит к увеличению радиоустойчивости растений в интервале доз ост-

poro у-излучения до 20 Гр. При инактивации антиоксидантных и ДНК-репарационных систем (при более высоких уровнях ЗОС) включается третий тип адаптации - активация систем, по-видимому, SOS-репарации ДНК. Последняя обеспечивает продолжение репликации, частичное сохранение выживаемости, но закрепляет произошедшие мутации. При этом в меньшей степени снижается радиоустойчивость материнских организмов. Особенно резко, по-видимому, будет уменьшаться жизнеспособность дочерних организмов.

6. Обобщение всей совокупности полученных результатов позволяет сделать вывод о том, что увеличение экстремальности условий произрастания растений различной природы (радиационной, химической), в определенном интервале интенсивности, приводит к увеличению общей активности генома, активации систем антиоксидантной защиты и репарации ДНК. Это обеспечивает повышение неспецифического адаптивного потенциала, порога устойчивости и выживания в стрессовых условиях среды, в том числе и радиоустойчивости. При нагрузках, превышающих пороги адаптации, наблюдается снижение всех параметров жизнеспособности и обеспечения устойчивости генома растений. В этой связи, метод, разработанный в процессе проведения данного исследования и примененный при оценке устойчивости дикорастущих растений к действию радиационных и нерадиационных стресс-факторов в Якутии, может быть использован при планировании и проведении природоохранных мероприятий.

Список работ, опубликованных по теме диссертации.

1 .Филиппов Э.В., Журавская А.Н. Влияние повышенного естественного радиационного фона на жизнеспособность растений // Тезисы в сб. Наука - невостребованный потенциал. Якутск, 1996. Т.2. С. 10

2Журавская А.Н., Филиппов Э.В., Кершенгольц Б.М. Особенности радиочувствительности растений Якутии и механизмы их радиоадаптации // Тезисы докладов III съезда по радиационным исследованиям. Пущино, 1997. С.397-398.

3.Филиппов Э.В., Журавская А.Н., Кершенгольц Б.М. Влияние повышенного естественного радиационного фона на жизнеспособность растений, произрастающих в этих условиях // Междунар.научн.конгресс студ., аспир. и молод.ученых "Молодежь и наука - третье тысячелетие". Москва, 1997. Т.З. С. 48-49.

А Журавская А.Н., Филиппов Э.В., Кершенгольц Б.М. Влияние биохимических адаптаций ольхи кустарниковой (Duschecia fruticosa (Rupr) к повышенному естественному радиационному фону на выживаемость проростков и радиочувствительность ее семян // Радиобиология. Радиоэкология. 2000. 10 с. принята в печать.

5Журавская А.Н., Кершенгольц Б.М., Филиппов Э,В. Физиолого-биохимические адаптации иван-чая узколистного (Chamaeneriom angustifolium (L.) Scop.), сформированного в условиях антропогенного загрязнения "Экология" в печати.

6.Кершенгольц Б.М., Журавская А.Н., Филиппов Э.В. и др. Физиологически активные вещества из организмов Севера, их роль в механизмах адаптации к экстремальным условиям обитания и в биофармацевтике. Отчет по теме № гос. регистрации темы 01.950 006486. № гос. Регистрации отчета 02.9.90 000166 от 11.02.99. г.Якутск, 1995-1998. 126 с.

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Филиппов, Эдуард Васильевич

Введение.5

Глава 1. Обзор литературы.11

1.1. Устойчивость биологических систем и концепции адаптаций организмов.11

1.1.1. Формирование структурного следа и перекрестный защитный эффект.13—

1.1.2. Биохимические аспекты.14

1.1.3. Зоны биологических оптимумов.21

1.2. Физиолого-биохимические механизмы адаптации растений к действию экстремальных факторов среды.25

1.3 .Эколого-географическая изменчивость радиоустойчивости растений и их семян.29

1.4. Действие хронического повышенного естественного радиационного фона на организмы.32

1.5. Действие острого ионизирующего излучения на растения.35

1.6. Влияние химио-техногенных загрязнений на растения.39

Глава2. Объекты и методы исследования.44

2.1. Объекты исследования.44

2.2. Методы исследования

2.2.1. Методы облучения семян и оценки их радиочувствительности.55

2.2.2. Методы, используемые при изучении влияния ПЕРФ и антропогенных загрязнений на радиочувствительность растений.59

2.2.3. Определение активности и содержания айтиоксидантов.63

Глава 3. Комплексный цитолого-биохимический метод дифференциальной оценки активности генома в процессах репликации, трансляции, репарации и его устойчивости.68

Глава 4. Влияние биохимических адаптации растений, сформированных в экстремальных климатических (нерадиационных) условиях произрастания, на радиоустойчивость их семян.75

4.1. Радиоустойчивость семян растений, произрастающих в /разных климато-географических регионах.76

4.2. Радиоустойчивость якутских видов растений.90

Глава 5. Влияние биохимических адаптаций растений, сформированных в условиях ПЕРФ разной интенсивности, на радиоустойчивость их семян.95

5.1. Физиолого-биохимические перестройки в проростках семян растений, произрастающих в условиях ПЕРФ.95

5.2. Радиоустойчивость к острому у-облучению Со60 семян растений, сформированных в условиях ПЕРФ на примере ольхи кустарниковой).110

Глава 6. Влияние биохимических адаптаций растений, сформированных в условиях техногенных загрязнений на радиоустойчивость их семян.116

6.1. ФизиолОго биохимические перестройки в проростках семян растений, выросших й условиях химио-техногенных загрязнений среды произрастания.! 17

6.2. Радиоустойчивость к острому облучению у-квантами б0Со семян растений, сформированных в условиях химических техногенных загрязнений.123

Выводы.125

Введение Диссертация по географии, на тему "Физиолого-биохимическая оценка устойчивости генома дикорастущих растений к действию радиационных и нерадиационных стресс-факторов в Якутии"

Изучение роли антропогенных и неантропогенных факторов различной природы в историческом развитии природных экосистем преследует две цели. Оно должно установить степень нецеленаправленного изменения человеком естественных сукцессии нативных биогеоценозов и обрисовать отдаленные экологические последствия современной хозяйственной деятельности. Решение первой задачи необходимо для правильной оценки современного состояния биосферы, второй - для обеспечения экологического прогнозирования и планирования природопользования.

Актуальность темы

В современных условиях активного воздействия человека на природу особенно остро стоит вопрос об охране окружающей среды. Настоящая реальность такова, что темпы научно-технического прогресса достаточно высоки и полностью исключить влияние антропогенных факторов на биоту невозможно. С этой точки зрения особенно важным представляется проблема нормирования, т.е. оценки допустимых пределов воздействия на экосистемы.

Одной из актуальных проблем, стоящих перед регионами Арктического бассейна, включая Республику Саха (Якутия), является проблема сохранения устойчивости экосистем в условиях интенсификации внешних и внутренних, природных и антропогенных воздействий на нее. Известно, что северные экосистемы обладают пониженной устойчивостью, причем"при достижении ими некого критического состояния пренебрежимо малое дополнительное возмущающее воздействие способно вывести экосистемы из состояния равновесия и никакие глобальные усилия уже не смогут повернуть их эволюцию в контролируемую область (Соломонов, 1987; Ларионов и др., 1998).

Устойчивость экосистемы слагается из устойчивости составляющих ее элементов. Устойчивость же организмов, согласно Дарвину формируется 6 на основе более полного их приспособления к условиям внешней среды под контролем естественного отбора. Одним из уязвимых элементов в цепи I экосистемы являются, как известно, растительные организмы. С этих позиций представляется важным изучение пределов устойчивости дикорастущих растений Севера к природным и антропогенным стресс-факторам! Выживаемость организмов - способность сохранять эффективную продуктивность в экстремальных условиях существования -зависит от надежности функционирования всех защитных систем, которые должны обеспечивать его приспособляемость к определенным интервалам колебайий факторов среды, в том числе естественного или искусственного радиационного фона местообитания (Гродзинский, 1984). Для этого организмы должны обладать общей надежностью всех систем, достигаемой эффективным функционированием в том числе систем дезинтоксикации свободных радикалов и перекисей, репарации ДНК (Хочачка, Сомеро, 1998). С их помощью повреждения субклеточных структур и молекулярных комплексов, спонтанно возникающие и индуцируемые внешними воздействиями, могут быть ликвидированы, либо переведены в состояние, при котором они не ставят под угрозу выживаемость организма или выполнение им репродуктивной функции. Устойчивость и возможность адаптации будут определяться прежде всего надежностью работы генетических и мембранных систем клетки, разнообразными внутриклеточными процессами, Приводящими к нормализации клеточных функций (Гродзинский, 1983).

Активность систем, обеспечивающих устойчивость организма при определенных воздействиях, в свою очередь зависит от предшествующих воздействий на него и степени ретроадаптационных изменений.

Объект и предмет исследования

Особого внимания заслуживает изучение механизмов неспецифической адаптации (не зависящей от природы раздражителя) к экстремальным условиям среды и влияния их на устойчивость к 7 специфическим стрессорам (Кершенгольц, 1986). В связи с этим мы изучили влияние физиолого-биохимйческйх адаптации: растительных организмов к экстремальным нерадиационным климатическим условиям Якутии, ■» -5 повышенному естественному радиационному фону (ПЕРФ) и химическим

4 ' промышленным загрязнениям на радиоустойчивость к острому у-облучению в целях оптимизации природоохранных рекомендаций. В качестве основных физиолого-биохймических механизмов адаптации были изучены изменения систем антиоксидантной защиты, устойчивости и функцибнальной активности генома в процессах репарации, репликации и трансляции.

Цель работы. Оценка пределов устойчивости дикорастущих растений в экстремальных климатических условиях среды, при повышенном естественном радиационном фоне, остром у-облучении и химиотехногенных загрязнениях, как следствия изменений активности защитных' антиоксидантных и ДНК-редарационных систем.

В связи с этим в работе были поставлены следующие задачи;

1. Разработать комплексный метод, позволяющий проводить физиолого-биохимйческую оценку устойчивости генома растений к воздействию стресс-факторов различной природы.

2. Изучить основные изменения активностей систем внутриклеточной защиты генома центрально-якутских видов дикорастущих растений по сравнению с растениями из Южной Якутии и Среднего Урала.

3. Провести сравнительный анализ устойчивости растений из регионов Центральной и Южной Якутии, Среднего Урала к острому у-облученйю.

4. Классифицировать растений Центральной Якутии по радиоустойчивости и определить ее связь с функционированием основных защитных систем генома - антиоксидантных и ДНК-репарационных.

5. Изучить адаптивные изменения защитных систем генома дикорастущих растений Южной Якутии, произрастающих в течение 8 многих поколений в условиях повышенного естественного радиационного ""'fir; , фона (ПЕРФ). I

6. Исследовать влияние на радиоустойчивость к острому у-облуче-нию семян дикорастущих растений Южной Якутии предшествующих адаптаций их систем обеспечения устойчивости генома к условиям ПЕРФ (антиоксидантных и ДНК-репарационных).

7. Изучить влияние химических техногенных загрязнений (оксидов азота, серы, СО, угольной пыли, углеводородов нефтепродуктов)

А # различной интенсивности в условиях Южной Якутии (г.Нерюнгри) на активность систем, обеспечивающих устойчивость и функциональную активность генома клеток дикорастущих растений (антиоксидантных и ДНК-репарационных).

8. Исследовать влияние на радиоустойчивость к острому у-облучению семен дикорастущих растений Южной Якутии предшествующих адаптаций их систем обеспечения устойчивости генома к условиям химио-техногенных загрязнений.

9. Определить уровни природных радиационных и химио-токсичпых загрязнений, приводящих к срыву адаптаций дикорастущих растений в экстремальных климатических условиях Центральной и Южной Якутии за

-V счет изменений активности физиолого-биохймических систем обеспечения j устойчивости их генома.

Рабочая гипотеза. Предполагаемым теоретическим подходом является концепция, согласно которой, в организмах, обитающих на протяжении многих поколений в условиях интенсивного действия определенного стрессИрующего фактора среды или их совокупности, формируются специфические и неспецифические (не зависящие от природы раздражителя) физиолого-биохимические адаптации, обеспечивающие повышение их устойчивости к действию данного стрессирующего фактора. При этом изменяется устойчивость организмов к действию стрессоров и другой природы (например - к радиации), адаптация к которым включает 9 вышеуказанные неспецифические физйолого-биохимические перестройки. г .

В качёстве первоначальных стресс-факторов нами были изучены:

-7 * • экстремальные нерадиационные климатические условия Центральной Якутии, повышенный естественный радиационный фон, техногенные химические загрязнения среды произрастания. В качестве вторичного стресс-фактора - острое у-облучециё в интервале доз от 0,5 до 500 Гр. Основные положения, выносимые на защиту.

1. Климато-географические и экологические условия произрас-тания

V ч растений (включая ПЕРФ и техногенные загрязнения), формируют их неспецифический физиолого-биохимический адаптационный потенциал, включающий уровень антиоксидантной (ферментативной и низкомолекулярной) защиты, а также степень активности генома в процессах;репарации ДНК, репликаций и трансляции.

2. Видовой неспецифический физиолого-биохимический адап4 тационный потенциал растений определяет их радиочувствительность к дополнительному острому радиационному у-облучению.

Научная новизна работы. Впервые исследована радиоустойчивость семян 50 видов дикорастущих растений Центральной Якутии из 19 семейств к острому у-облучению, как следствие изменений активности антиоксидантной защиты, дифференциальной активности и устойчивости генома, сформированных в них в результате предшествующих физиолого-биохимических адаптаций к экстремальным климатическим условиям произрастания. На основе полученных физиологических и биохимических { характеристик растений предложена их классификация по радиоустоичивости. г

Изучены некоторые биохимические механизмы (на уровне антиоксйдантных систем и дифференциальной активности генома) адаптации растительных организмов к действию хронического природного радиационного облучения в малых дозах, химических антропогенных загрязнений окружающей среды угольной пылью, оксидами азота, серы и

10 углерода,' жидкими углеводородами и влияние таких адаптаций на устойчивость дикорастущих растений к дополнительному острому у-облучефиЬ.

Практическая значимость. Диссертантом, совместно с руководителями, разработан комплексный цйтолого-биохимический метод определения дифференциальной активности генома в реакциях репарации ДНК, трансляции, репликации, и его устойчивости, который был апробирован при изучении влияния на геном дикорастущих растений хронического (природного) и острого (дополнительного) радиационного облучения, химических антропогенных загрязнений окружающей среды. То есть, метод был апробирован при проведении экологических экспертиз для установйеййя истинной биологической реакции организма (его генома и защитные систем) на действие загрязнений окружающей среды физической и химической природы. Причем показано, что метод обладает прогностической силой. Он также может быть применен при изучении лекарственной устойчивости штаммов патогенных микроорганизмов, при подборе наиболее эффективных антйбактериальных и противовирусных А препаратов, содержащих комплекс антибиотиков и биостимуляторов; при обследовании пациентов для выявления предрасположенности к онкозаболеваниям, при создании противоонкологических, геронтологических, противодиабетических и других препаратов профилактического и лечебного действия.

Работа выполнена в рамках темы: Физиологически активные вещества ;в организмах растений и животных Севера и их роль в формировании оптимальных соотношений устойчивости и продуктивности № государственной регистрации 01.9.90000703. . ■ 11 .

Заключение Диссертация по теме "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов", Филиппов, Эдуард Васильевич

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Разработан комплексный цитолого-биохнмический метод оценки дифференциальной устойчивости генома растений и его активности в процессах репарации ДНК, репликации и трансляции, включающий определение скорости включения меченных лейцина и тимидина в белки и молекулы' ДНК растущих клеток и их митотического индекса, а также активность низкомолекулярных и ряда ферментативных антиоксидантов (совместно с руководителями). Данный метод апробирован при изучении пределов адаптации организмов дикорастущих растений Якутии к действию климатических, природных и антропогенных стресс-факторов нерадиационной и радиационной природы. Предположена возможность его использования в природоохранных мероприятиях в целях прогнозирования устойчивости организмов в условиях загрязнений окружающей среды, при поиске оптимального природного сырья, для производства биофармацевтических препаратов общего и специфического действия.

2. Установлено, что основные физиолого-биохимические механизмы обеспечения устойчивости растительных организмов к действию экстремальных климатических условий среды заключаются в увеличении активности систем антиоксидантной защиты и генома в процессах репарации, трансляции и репликации, обеспечивая ускоренное прохождение растением онтогенетического цикла за короткий вегетационный период без снижения устойчивости. Адаптация сопровбждается ростом неспецифического адаптивного потенциала, что необходимо учитывать при проведении природоохранных и интродукционных мероприятий. Снижение радиоустойчивости к острому у-облучению семян растений из разных регионов наблюдалось в следующем ряду: семена растений Южной Якутии Центральной Якутии -» Среднего Урала.

126

3. Установлен диапазон межвидовой устойчивости семян 50 видов дикорастущих растений Центральной Якутии к острому у-облучению и предложена их классификация по радиоустойчивости, включающая 4 группы. Показано, что 60 % всех изученных видов растений относятся ко II группе радиоустойчивости, для которой характерна повышенная радиоустойчивость в интервале доз облучения до 20-30 Гр и повышенная радиочувствительность при более высоких дозах облучения. Установлено, что биохимическими механизмами модификаций радиоустойчивости являются климатоиндуцируемые адаптивные изменения активности антиоксиДантных систем, репарации ДНК и общей активности (степени диспергйрованности) генома.

4. Выявлено влияние ПЕРФ на дикорастущие растения трех видов в Южной Якутии, которое выражается в дополнительной активации генома в процессах репликации и трансляции, приводящей к увеличению их жизнеспособности (эффект радиостимуляции), особенно в интервале ПЕРФ 10-15 пКл/кг*с. Сохранение устойчивости генома достигается при этом за счет активации систем антиоксидантной защиты, либо (и) репарации ДНК, вплоть до величины ПЕРФ 10-40 пКл/(кг*с) в зависимости от вида растения.' Это вызывает увеличение радиоустойчивости растительных организмов к острому дополнительному у-излучению в интервале доз до 20-25 Гр (эффект радиоадаптации). При величинах ПЕРФ выше 20-50 пКл/(кг*с), в зависимости от вида растений, активности ДНК-репарационных и антиоксидантных систем снижаются, исчезают эффекты и радиостимуляции, и радиоадаптации.

5. Выявлено влияние химио-теХногенных загрязнений окружающей среды (ЗОС) на жизнеспособность и радиоустойчивость к острому у-облученкю семян дикорастущих растений Южной Якутии (окрестности г. Нерюнйри), на примере иван-чая узколистного. Установлены биостимулирующее и радиопротекторное действие загрязнений угольной

127 пылью (До 12-кратных превышений контроля), оксидами азота, серы, углерода (до 300-кратных превышений контроля), углеводородами нефтепродуктов (до 50-100-кратных превышений контроля). Выделены три адаптивных уровня защиты растительных клеток от химио-токсических ЗОС, оказывающих влияние на радиоустойчивость. Первый - активация антиокбйдантных систем. Второй - активация систем репарации ДНК вместо (или вместе с) антиоксидантными системами репарации ДНК. Реализация первых двух уровней адаптации приводит к увеличению радиоустойчивости растений в интервале доз острого у-излучения до 20 Гр. При инактивации антиоксидантных и ДНК-реПарационных систем (при более высоких уровнях ЗОС) вкдючается третий тип адаптации - активация систем, по-видимому, БОБ-репарации ДНК. Последняя обеспечивает продолжение репликации, частичное сохранение выживаемости, но закрепляет произошедшие мутации. При этом в меньшей степени снижается радиоустойчивость материнских организмов. Особенно резко, по-видимому, будет уменьшаться жизнеспособность дочерних организмов.

6. Обобщение всей совокупности полученных результатов позволяет сделать вывод о том, что увеличение экстремальности условий произрастания растений различной природы (радиационной, химической), в определённом интервале интенсивности, приводит к увеличению общей активности генома, активации систем антиоксидантной защиты и репарации ДНК. Это обеспечивает повышение неспецифического адаптивного потенциала, порога устойчивости и выживания в стрессовых условиях среды, в том числе и радиоустойчивости. При нагрузках, превышающих пороги адаптации наблюдается снижение всех параметров жизнеспособности и обеспечения устойчивости генома растений. В этой связи, метод, разработанный в процессе проведения данного исследования и примененный при оценке устойчивости дикорастущих растений к действию радиационных и нерадиационных стресс-факторов в Якутии

128 может быть использован при планировании и проведении природоохранных мероприятий.

129

Библиография Диссертация по географии, кандидата биологических наук, Филиппов, Эдуард Васильевич, Якутск

1. J1. Гидроме-теоиздат. 1963.144 с.

2. Адаптация и адаптогены//Сб.под ред.Брехмана И.И., ред.-изд. совет ДВНЦ АН СССР. 1977. 142 с.

3. Александров В.Я. Клетки, макромолекулы и температура. JL: Наука. ЛеПингр. отд-ние, 1975. 329 с.

4. Алексеев В.Г. Устойчивость растений в условиях Севера (эколого-биохимйческие аспекты). Новосибирск: Наука, 1994. 152 с.

5. Алексеев В.Г., Мярикянов М.И., Щербакова Т.М. и др. Биохимические аспекты адаптации пшеницы к условиям Севера. В кн.: Биологические проблемы Севера VI симпозиум. Якутск, 1974, вып.7. С.3-9.

6. Алексеев В.Г., Попов A.A., Кершенгольц Б.М. О характере изменений свфйств пероксидазы при адаптации растений к экстремальным условиям Севера// Физиология растений. 1983.Т.30. Вып.6. С. 1094-1101.

7. Алексеев В.Г., Щербакова Т.М. Состав и функциональная активность хроматина растений, произрастающих в условиях Севера.// Физиология растений. 1983. Т.ЗО. Вып.1. С.73-79.

8. Альшиц JI.K., Тарчевская C.B. О возможности изменения лучевого поражения семян гороха стимулирующими дозами ионизирующей радиации // р сб.: Модификация лучевого поражения семян растений. Свердловск, 1983. С 3-12.

9. Ю.Арасимович В.Е., Ермаков А.И., Смирнова-Иконникова М.И. и др. Методы биохимического исследования растений. Л. 1972. С. 121-122.

10. П.Асатиани B.C. Ферментные методы анализа. М.: Наука, 1969. 740 с.

11. Барабой В.А. Биологическое действие растительных фенольных130соединений. Киев. Изд.: Наук, думка. 1976. С.283.

12. Барабой В.А., Брехман И.И., Голотин В.Г., Кудряшов Ю.Б. Пере-кисное окисление и стресс. СПб.: Наука, 1992. 148 с.

13. Батыгин Н.Ф. Использование ионизирующей радиации при управлении жизнедеятельностью растений: Автореф. дис. д-ра биол. наук. JL, 1968. 36 с.

14. Беляев И.К., Журавлев В.Ф., Степанов C.B., Зарайский A.B. Радиационная эффективность каротинола при внешнем и внутреннем остром облучении // Радиобиология. 1992. Т. 32, вып.1. С.121-126.

15. Бёрезин И.В., Угарова H.H., Кершенгольц Б.М., Артамонов И.Д. Стабилизация иммобилизованной в ПАА-геле пероксидазы путем кова-лентного соединения с альбуцином// Биохимия. 1976. Т.41.Вып.4. С.1661-1670.

16. Благовещенский А. В. Биохимическая эволюция цветковых растений. М.: Наука, 1966. 325 с.

17. Браун А.Д., Моженок Т.П. Неспецифический адаптационный синдром клетЪчной системы. Д.: Наука, 1987. 231 с.

18. Бурлакова Е.Б. и др. Антирадикальная активность и радиозащитные свойства ингибиторов свободнорадикальных реакций.// Докл. 4н СССР, 1964. Т.155, № 6. С. 1398-1400.

19. Бурлакова Е.Б., Архипова Г.В., Пальмина Н.П., Молочкина Е.М. Надежность системы регуляции клеточного метаболизма мембранами // В кн. Надежность клеток и тканей. Киев.: Наукова думка. 1980. С. 34-41.

20. Бурлакова Е.Б. Новые аспекты закономерностей действия низкоинтенсивного облучения в малых дозах// Радиационная биология. Радио-экологйя, 1999, том 39, №1. С. 26-34.

21. Бурлакова Е.Б. Эффект сверхмалых доз // Вестник Российской Академии наук. 1994. Т.64, №5. С. 425 431.

22. Васильева Е.М., Смоленко И.И, Механизмы синергического действия ионизирующих излучений и перекии водорода на жизнеспособность131бактерйй // Радиобиология. 1985. Т.25, №3. С.309.

23. Веселова Т.В., Веселовский В.А., Чернавский В.А. Стресс у растений (Биофизический подход). М.: Изд-во Моск. ун-та. 1993. 144 с.

24. Виленчик М.М., Гикошвили Т.М., Кузин A.M. и др. Радиозащитное действие природных каротинсодержащих препаратов: исследование ка-ратинола на белых крысах // Радиобиология. 1986.Т.27. № 4. С. 137-145.

25. Ганасси Е.Э. Радиационное повреждение и репарация хромосом. М.: Паука, 1976. 103 с.

26. Гаркави JI.X, Квакина Е.Б., Уколова М.А. Адаптационные реакции и резистентность организмов. Ростов н/Д: Изд. Рост.Ун-та. 1979. 120 с.

27. Гаркави Л.Х., Квакина Е.Б., Кузьменко Т.С. Антистрессорные реакции и активационная терапия. М.: Имедис. 1998. 656 с.

28. Гераськин С.А. Концепция биологического действия малых доз ионизирующего излучения на клетки // Радиационная биология. Радиоэкология. 1995. Т.35. Вып.5. С.571-580.

29. Гераськин С.А., Дикарев В.Г., Удалова A.A., Дикарева Н.С. Влияние комбинированного действия ионизирующего излучения и солей тяжелых металлов на частоту хромосомных аберраций в листовой меристеме ярового ячменя // Генетика. 1996.Т.32, № 2. С.279-288.

30. Гончаренко E.H. Кудряшов Ю.Б. Гипотеза эндогенного фона радиорезистентности, М.: МГУ, 1980. 176 с.

31. Гродзинский Д.М., Коломиец К.Д., Гудков И.Н. и др. Формирование радиобиологической реакции растений. Киев: Наук.думка, 1984. 216 с.

32. Гродзинский Д.М. Надежность растительных систем. Киев: Наук, думка, sl983, с. 45-52.

33. Гродзинский Д.М. Радиобиология растений. Киев: Наук.думка,1989.380 с.

34. Груздев Б.М. Действие повышенной естественной радиации на радиорезистентность семян дикорастущих злаков. // Инф.бюл. АН СССР, ¿Научный совет по проблемам радиобиологии. 1978.Вып.24. С.63-64.132

35. Дроздов С.Н., Титов А.Ф., Курец В.К., Марковская Е.Ф. Физиологические аспекты формирования терморезистентности и продуктивности сельскохозяйственных растений. Петрозаводск, 1980. 38 с.

36. Дубинин Н.И., Шевченко В.А., Кальченко В.А., и др. Генетические последствия действия ионизирующих излучений на популяции.// В кн. Мутагенез при действии физических факторов. М: Наука. 1980. С.265-281.

37. Егоров А.Д. Витамин С и каротин в растительности Якутии. М.: Изд. АН СССР. 1954. 248 с.

38. Ефимов А.И. Мерзлотные условия Центральной Якутии. // Материалы о природных условиях и сельском хозяйстве Центральной Якутии. М.: Изд-во АН СССР. 1954. С. 222-223.

39. Журавская А.Н., Филиппов Э.В. Влияние повышенного естественного радиационного фона на жизнеспособность растений В сб. Наука-невостребованный потенциал. Якутск 1996. т.2 С. 10.

40. Журавская А.Н., Филиппов Э.В., Кершенгольц Б.М. Особенности радиочувствительности растений Якутии и механизмы их радиоадаптации //III съезд по радиационным исследованиям. Пущино, 1997. С.397-398.

41. Журавская А.Н., ПозолотинаВ.Н. Отдаленные последствия гамма-о б лучения у некоторых однолетних декоративных растений // Вторая Всесоюзная конференция по с/х радиологии. Обнинск. 1984.

42. Журавская А.Н. Радиочувствительность семян растений Якутии: Автореф. дис. . канд.биол.наук. Екатеринбург, 1993. 32 с.

43. Иванов СЛ. Климатическая теория образования органических веществ. М.: Наука, 1961. 87 с.

44. Караваев М.Н., Скрябин С.З. Растительный мир Якутии. Якутск.1971.126 g.

45. Кершенгольц Б.М. Неспецифические биохимические механизмы адаптации организмов к экстремальный условиям среды // Наука и образование. Якутск, 1996. № 3. С. 130-137.

46. Кузин A.M. Стимулирующее действие ионизирующего излучения на биологические процессы. М.: Атомиздат, 1977. 134 с.

47. Кузин A.M. О различии ведущих молекулярных механизмов придействии ^амма-радиации на организм в больших и малых дозах // Изв. АНt '

48. СССР. 1980. №6. С.883-890.

49. Кузин A.M. Структурно-метаболическая теория в радиобиологии. М.: Наука 1986. 283 с.

50. Кузин A.M. Природный радиоактивный фон и его значение для биосферыЗемли. М.:Наука, 1991.116 с.

51. Кузин A.M. Возможные механизмы участия природного радиационного фона (ПРФ) в стимуляции деления клеток // Радиационная биология. Радиоэкология. 1994. Т.34. С.398-401.134

52. Кузин A.M. Радиоактивность Среды обитания как необходимый фактор Нормального существования и развития растений И Физиология растенйй,'1998, Т.45, Ш. €.472-474.

53. Кузин A.M. Проблема малых доз и идеи гормезиса в радиобиологии //Радиобиология. 1991 .Т.31.Выв. 1 .С. 16-21.

54. Куликов Н.В., Молчанова Н.В., Караваева E.H., Радиоэкология почвенно-растительного покрова. Свердловск. Изд. УрО АН СССР. 1990. 170 с.

55. Яакин Г.Ф. Биометрия. М.:Высш.школа, 1980. 293 с.

56. Ларионов В.П., Михайлов В.Е., Иванов A.M. Главный приоритет новые технологии // Наука и образование. 1998, №4. С. 10-13.

57. Лащенков П.Н. Хлебные злаки Якутской области // Тр.бюро по прикладной ботанике. Томск. 1912. С.275-290.

58. Ленинджер А. Биохимия. Молекулярные основы структуры и функций клетки. М.:Мир. 1974. 957 с.

59. Лекявичус Э. Элементы Общей теории адаптации. Вильнюс,1. MoKcrtac", 1986, 270 с.1.1

60. Лучник Н. В. Биофизика цитогенетических поражений и генетический ко£. Л.: Медицина, 1968. 295с.

61. Магомедов М.А., Копылов В.А., Кузин A.M. Корреляция радиочувствительности растений с некоторыми показателями метаболизма // Радиобиология. 1980. Т.20. № 6. С.897-901.

62. Макаров A.A. Биологически активные вещества в растениях Якутии. Якутск. 1989. 156 с.

63. Маслова К.И. Биологическое действие повышенной естественной135радиоактивности на организм животных в природной среде // В сб.: Проблемы радиоэкологии и биологического действия малых доз ионизирующей радиации. М.: Наука. 1978. С. 33-59.

64. Маслова К.И. Влияние экологического фактора повышенной естественной радиоактивности на организм мышевидных грызунов// Радиоэкология позвоночных животных. М.: Наука, 1978а. С.33-59.

65. Маслова К.И. Повышенная естественная радиоактивность как радиоэкологический фактор среды обитания // В сб.: Радиоэкологические исследования почв, растений и животных в биогеоценозах Севера. Сыктывкар, 1983. С.21-30.

66. Меерсон Ф.З., Твердохлйб В.П., Боев В.М., Фролов Б.А. Адаптация к периодической гипоксии в терапии и профилактике. М. Наука. 1989. 70 С.

67. Меерсон Ф.З. Концепция долговременной адаптации. М.: Дело, 1993.138 с.

68. Меерсон Ф.З. Адаптация, стресс и профилактика. М.: Наука, 1981.278 с.

69. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе веществ, содержащихся в выбросах предприятий. Общесоюзный нормативный документ ОНД 86. 40 с.

70. Отчет по теме: Физиологически активные вещества в организмах растений и животных Севера и их роль в формировании оптимальных соотношений устойчивости и продуктивности. Кершенгольц Б.М., Журавская136

71. А.Н., Филиппов Э.В. и др. № гос. регистрации темы 01.9.90000703.

72. ЩПауШева 3. Н. Практикум по цитологии растений, М.: Колос, 1974.288 с.

73. Петрова О.В. Устойчивость растений к действию отрицательных температур. Киев, 1984. С.90-109.

74. Пелевина И.И., Афанасьев Г.Г., Алещенко A.B. и др. Радиоинду-цированный адаптивный ответ у детей и влияние на него внешних и внутренних факторов // Радиационная биология. Радиоэкология. 1999. Т.39. №1. С. 106-112.

75. Позолотина А.Н. Куликов Н.В., Журавская А.Н. Некоторые экологические аспекты радиочувствительности ели сибирской //Радиоустойчивость и постлучевое восстановление растений. Свердловск, 1989 С.26-34.

76. Полевой В.В. Физиология растений. М.: Высш.шк. 1989. 464 с.

77. Попов С.Р. Заморозкоустойчивость растений в условиях многолетней мерзлоты. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние. 1984. 97 с.

78. Преображенская Е.И. Радиоустойчивость семян растений. М.: Атомиздат, 1971. 232 с.

79. Преображен екая E.H. Климатические принципы изучения радиоустойчивости высших растений // Деп.в ВИНИИТИ, 1983. 40 с.

80. Протас А.Ф. Характеристика репарации ДНК в нейронах коры головнбго мозга крыс после у-облучения в низких дозах // Радиационная биология Радиоэкология. 1997. Т.37, вып.З. С.320-323.

81. Радиочувствительность растений и животных биогеоценозов с повышбнным радиационным фоном // Труды Коми НЦ УрО АН СССР. Сыктывкар, 1988. № 97. 217с.

82. Родченко О.П. Адаптация растущих клеток корня к пониженным температурам. Новосибирск: Наука, 1988, 146 с.

83. Саенко A.C., Сынзыныс Б.И., Готлиб В .Я. и др. О природе и репарации сублетальных повреждений // Радиобиология. 1981. Т.21. №1. С.26-44.137

84. С'апрыкин В.А., Килев С.П., Алексеев В.Г. Функциональная активность хроматина и полирибосом пушицы, адаптированной к условиям Севера. Изд. Сиб. отд. АН СССР. Сер. биол. наук. 1984. Т. 13. Вып.2. С. 40-42.

85. Сарапульцев Б.И., Гераськин С.А. Генетические основы радиорезистентности и эволюция. М.: Энергоатомиздат, 1993. 208 с.

86. Селье Г. Очерки об адаптационном синдроме. М.: Медгиз, 1960.254 с.

87. Семов А.Б., Птицина С.Н., Семова Н.Ю. Особенности репарации ДНК при хроническом воздействии мутагенных факторов // Радиационная биология Радиоэкология. 1997. Т.37, вып.4. С.565-568.

88. Семяшкина Т.М. Влияние повышенного фона радиации на почвенное население мезофауны биотопов Коми АССР// В сб. Радиоэкологические исследования почв, растений и животных в биогеоценозах Севера. Сыктывкар. 1983. № 60. С.54-58.

89. СЪйфер В.Н. Репарация генетических повреждений // Соросовский образовательный журнал. 1997. №8. С.4-13.

90. Соломонов Н.Г. Беседы по охране природы Севера. Якутск: Кн. изд-во, 19$7. 176 с.

91. Спитковский Д.М. О некоторых новых биофизических и биологических аспектах механизмов при воздействии малых и близких к ним доз ионизирующих излучений (низких ЛПЭ) на клетки эукариотов // Радиационная библогия. Радиоэкология. 1999. Т.39. №1. С.145-155.

92. Стрельчук С.И. Доказательство повышенной радиочувствительности аберрантных клеток у ячменя // Цитология и генетика. 1975. Т.9,138вып.5. G.450-452.

93. ЮЗ.Телятьев B.B. Полезные растения Центральной Сибири. Восточносибирское книжное изд-во. Иркутск. 1987. 400 с.

94. Ю4.Утешев А.Б. Роль окислительно-восстановительных ферментов при радиационном поражении. Алма-Ата. Наука. 1981.147 с.

95. Ю5.Фаворова О.О. Сохранение ДНК в ряду поколений: репликация ДНК //Соросовский образовательный журнал. №4. 1996. С. 11-17.о

96. Юб.Федоренко JI.H., Ажипа Я.И., Каюшин Л.П. Влияние половых гормонов на парамагнитное состояние тканей белых крыс в норме и принервнодистрофическом процессе // В кн.: Стресс и его патогенетические ме©ханизм|>1. Кишинев: Штиинца, 1973. С. 302о303.

97. Ю7.Фесенко Э.В. Влияние влажности на процессы пострадиационного восстановления при облучениии покоящихся семян гороха. Автореф. канд. дисс., Л. 1967. 30 с.

98. Ю8.Фесенко Э.В. , Порядкова H.A. "Пострадиационное восстановление при облучении семян разной влажности//Радиобиология.1966.Т.5, вып.5. С.734.

99. Фраш В.Н., Павлов В.А., Убаков С.А. Раздельное и сочетанное мутагенное действие радиации и асбеста в микроядерном тесте в эксперименте// Радиационная биология. Радиоэкология. 1999. Т.39. №4. С.406-109.

100. ПО.Хочачка П, Сомеро Дж. Биохимическая адаптация. М.: Мир, 1988. 568 с.

101. П.Чернов И.П., Гаффаров А.Г. Морфометрический анализ клубочков и кркстагломерулярного аппарата почки крыс в динамике экспериментальной гипокинезии // Космич. биол. и авиакосм, мед., 1980. Т. 14, № 2. С.54-57.

102. Ярмоненко С.Ы, Радиобиология человека и животных. М.: Высшая школа. 1977. 368 с.

103. Konstantine N.G., Stanley K.R. Superoxide Dismutases in hanger plants // Plant Physiol. 1977.V.59.P.565-569.