Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Генетические эффекты облучения популяций растений при радиоактивном загрязнении среды
ВАК РФ 03.00.15, Генетика
Автореферат диссертации по теме "Генетические эффекты облучения популяций растений при радиоактивном загрязнении среды"
Российская академия наук Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова
На правах рукописи ОД УДК 575.224
Кальченко Василий Арсентьевич
Генетические эффекты облучения популяций растений при радиоактивном загрязнении среды
(03.00.15-генетика)
Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук
Москва 1998
Работа выполнена в лаборатории эколого-генетического мониторинга Института общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН
Научные консультанты: академик РАН
Дубинин Н.П.
доктор биологических, наук, профессор Шевченко В. А.
Официальные оппоненты: академик РАН
Шумный В. К. Институт цитологии и генетики СО РАН
доктор биологических наук, профессор Тарасов В.А. Институт общей генетики им. Н.И.Вавилова РАН
доктор биологических наук, профессор Тихомиров Ф.А. Лаборатория радиоэкологии Почвенного факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова
Ведущее учреждение: кафедра генетики и селекции Биологического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова
Защита диссертации состоится г.________
на заседании диссертационного Совета Д 002.49.01 в Институте общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН по адресу: Москва, ул. Губкина, 3.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН.
Автореферат разослан <........>.................... 1998 г.
Ученый секретарь диссертационного Совета кандидат биологических наук
Г.Н. Полухина
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Проблема оценки влияния радиоактивного загрязнения на окружающую среду постоянно находится в центре внимания общественности. Серьезная озабоченность ученых по этому поводу стала проявляться с начала испытаний ядерного оружия и широкого использования атомной энергии в мирных целях, когда радиоактивный материал начал распространяться по всему Земному шару. Особенно остро данная проблема обозначилась после аварий на атомных предприятиях ПО "Маяк", 1957, Уиндскейле, 1957, АЭС "Три Майл Айленд", 1979, Чернобыльской АЭС, 1986.
В результате радиоактивного выброса на ПО "Маяк" образовался Восточно-Уральский радиоактивный след ( ВУРС ). Среди возникших многочисленных общебиолотческих проблем особое место заняла проблема оценки отдаленных генетических эффектов в популяциях животных, растений и микроорганизмов, обитающих на ВУРСе.
Вышеизложенное определило актуальность данного исследования, ЦЕЛЬЮ которого было изучение закономерностей естественного мутационного процесса в изменяющихся условиях среды обитания популяций растений. При этом решались следующие ЗАДАЧИ:
1). Изучить генетические эффекты и их зависимость от дозы р-излучения в контролируемых экспериментальных условиях при аэраль-ном и корневом поступлении радионуклидов в растения в широком диапазоне концентраций.
2). Изучить динамику мутационного процесса в хронически облучаемых природных популяциях растений, обитающих на ВУРСе.
3). Изучить влияние радиоактивного загрязнения на генетическую структуру природных популяций растений.
4). Провести сравнительную оценку цитогенетических и генетических эффектов в популяциях растений, произрастающих на ВУРСе, в 30км зоне аварии на ЧАЭС и в районе испытаний ядерных устройств на Семипалатинском полигоне.
Исходным материалом для исследований служили посевы ячменя двухрядного ( Hordeum distichum L .), природные популяции василька шероховатого ( Centaurea scabiosa L. ), лесонасаждения и природные популяции сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.).
В эксперименте с аэральным загрязнением посевов ячменя использовали ^Y ( Т1/2 =64 час., Ер=0,9 МэВ ). Основным источником ионизирующего излучения на ВУРСе был радионуклид ®°Sr ( Т1/2 =28,5 лет, E/i=0,61 МэВ ), находящийся в равновесном состоянии со своим дочерним радионуклидом ®У. В зоне аварии на ЧАЭС радиационную обстановку в основном определяли 1311,134Cs и 137Cs, ^Sr, 238Pu, 239Pu и 2"°Pu.
Поглощенные дозы облучения оценивали методом, основанном на применении термолюминефора LiF. Такие микродозиметры ( ТЛД) вставляли в места расположения критических органов растений вегетативной и генеративной сфер. Этот метод позволил провести измерение доз у - ß -излучений в пределах от 0,001 до 100 Гр с ошибкой от 15% до 7% соответственно { Пристер и др. 1977).
Статистическую обработку экспериментального материала проводили, используя методы биометрии ( Sokal,1981; Животовский, 1991) и популяционной генетики (Ли, 1978; Айала, 1984; Животовский, 1982-84).
ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫДВИГАЕМЫЕ НА ЗАЩИТУ.
1. Цитогенетические и генетические критерии оценки радиационного воздействия на популяции растений чувствительнее традиционных радиобиологических критериев на 1-2 порядка величин. Зависимость генетических эффектов от дозы ß-излучения имеет нелинейный характер и описывается уравнением с показателем степени меньше 1.
2. В случае радиоактивного загрязнения обширных территорий хроническое воздействие ионизирующего излучения выступает как экологический фактор, изменяющий генетическую структуру природных популяций.
3. При длительном обитании популяций растений в условиях радиоактивного загрязнения они переходят на новый более высокий уровень радиорезистентности. При этом цитогенетическая адаптация опережает генетическую.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ. Данные настоящего исследования являются оригинальными, так как они получены в реальных условиях, создавшихся в результате Кыил-ымской и Чернобыльской аварий, а также после испытаний атомного оружия на Семипалатинском полигоне.
При азральном и корневом поступлении радионуклидов в контролируемых условиях на одном и том же виде растений по нескольким генетическим критериям впервые описана зависимость "доза-эффект" для ß-излучения в широком диапазоне концентраций радионуклидов.
В одних и тех же хронически облучаемых природных и сортовых популяциях растений впервые изучена динамика мутационного процесса и становления радиоадаптации. Выявлена гетерогенность природных и сортовых популяций растений по радиорезистентности.
При использовании изоферментов в качестве маркеров генов впервые проведена оценка динамики генных частот и генных мутаций в облучаемых популяциях растений. Впервые установлено, что радиоактивное загрязнение выступает как экологический фактор, изменяющий генетическую структуру природных популяций.
У Р. sylvestris L., подвергшейся острому радиационному воздействию при аварии на ЧАЭС, при анализе наследования продуктов аллелей полиморфных аллозимных локусов, впервые получены количественные оценки гаметического отбора, приводящему к нарушению сегрегации аллелей в потомстве от ожидаемого 1:1. Выявлена связь между гетерози-готностью деревьев сосны обыкновенной и их способностью продуцировать жизнеспособные семена в условиях высоких доз ионизирующих излучений.
По цитогенетическим и генетическим критериям впервые дана сравнительная оценка радиационного воздействия на популяции Р. sylvestris L; на ВУРСе, в зоне аварии на ЧАЭС и в районе испытаний ядерных устройств на Семипалатинском полигоне.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Полученные экспериментальные данные являются оригинальными, они относятся к одним из первых результатов оценки генетических последствий крупномасштабных ядерных аварий на популяционном уровне. Материалы исследований послужили выработке рекомендаций по рациональному ведению работ, связанных с ликвидацией экологических последствий аварии на Чернобыльской АЭС. Экспериментальные данные, полученные в ходе многолетних исследований в разных регионах, использованы местной администрацией при проведении экологических мероприятий в зонах бедствий.
Получены прямые доказательства и дано научное обоснование больших возможностей использования сосны обыкновенной в качестве природной тест-системы при эколого-генетическом мониторинге мутагенности среды. Выявленные в работе закономерности эволюционных преобразований, происходящих в популяциях при радиоактивном загрязнении, приемлемы и для оценки последствий загрязнения среды другими антропогенными факторами. Результаты многолетних исследований на ВУРСе и в зоне аварии на ЧАЭС, внесли вклад в развитие фундаментальных основ радиационной генетики природных популяций.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертации доложены на 2, 3, 5, 6 и 10-ом Всесоюзных симпозиумах по радиационной генетике (Мозжинка, 1972, Звенигород, 1975, 1976, Махарадзе-Анасеули, 1978, Пущино, 1984 ); 2-ом и 4-ом Всесоюзных симпозиумах " Молекулярные механизмы генетических процессов " ( Москва, 1973, 1978 ); заседании Секции" Миграция радионуклидов в биосфере и проблемы радиоэкологии " ( Москва, 1974); XIV Международном генетическом конгрессе ( Москва, 1978 ); Международной радиобиологической конференции ( Варна, 1978); Секции генетические аспекты проблемы " Человек и биосфера " ( Сверд-
ловск, 1978, Кемерово, 1983, Владикавказ, 1986, Киев, 1988 ); совещании " Генетические аспекты загрязнения окружающей Среды " ( Ашхабад, 1982 ); Второй Всесоюзной конференции по сельскохозяйственной радиологии ( Обнинск, 1984 ); Всесоюзной конференции по действию малых доз ионизирующей радиации ( Севастополь, 1984 ); совещании по лесной экологии памяти 80-летия Г.Ф.Хильми, ( Москва, 1985 ); Научно-координационном совещании " Генетико-биохимические аспекты радиоустойчивости культурных растений" ( Обнинск,1985 ); 1-3 Всесоюзных научно-технических совещаниях по основным результатам ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС ( итоги 2-х, 4-х, 6-и и 10-и летних работ, Чернобыль, 1988, 1990, 1992, 1996 ); 2-ом Всесоюзном координационном совещании " Эколого-генетические последствия воздействия на окружающую среду антропогенных факторов " ( Сыктывкар, 1989); 1-ой и 2-ой Международных конференциях " Биологические и радиоэкологические последствия аварии на Чернобыльской АЭС " ( Зеленый Мыс, 1990, 1996); Третьем съезде по радиационным исследованиям ( Москва, 1997 ). Основные результаты работы представлены в 40 публикациях.
ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертация изложена на 192 страницах машинописного текста и состоит из введения, материалов и методов, одной главы литературного обзора, четырех глав результатов собственного исследования, обсуждения, заключения, выводов и списка литературы. Диссертация содержит 5$ таблиц и 38 рисунков. Список цитированной литературы включает/^отечественных \лЦ\ иностранных публикаций.
ГЛАВА I.
1. ЭФФЕКТЫ р-ИЗЛУЧЕНИЯ ПРИ АЭРАЛЬНОМ ПОСТУПЛЕНИИ 90УНА ВЕГЕТИРУЮЩИЕ РАСТЕНИЯ ЯЧМЕНЯ.
Генетические исследования в популяциях на территории ВУРСа начались через 5 лет после аварии. Для восстановления полной картины реакции природных популяций на радиоактивное загрязнение, помимо
непосредственных наблюдений на ВУРСе, потребовались специальные эксперименты в контролируемых условиях.
В 1970 г. был осуществлен эксперимент с загрязнением посевов ячменя S0Y в период прохождения растениями восьми стадий развития. На посевы наносили раствор ЮУ в период всходов -1; 3-4-х листьев - II; кущения - III; выхода в трубку - IV; колошения - V; цветения - VI; молочной -VII и восковой - VIII спелости зерна. На каждой стадии радиоактивному загрязнению подвергали 5 делянок по 30м2 каждая. Концентрации в растворе составляла от 0,6x109 Бк/м2 до 76x109 Бк/м2, что дало возможность исследовать зависимости "доза-эффект" для р-излучения от 0,2 Гр до 665 Гр (Пристер, Шевченко, Кальченко 1982).
1. 1. Действие р-излучения на рост, развитие, выживаемость, стерильность и урожай растений ячменя.
Облучение вегетирующих растений вызвало выраженное торможение роста, повышение стерильности, снижение урожая зерна и увеличение количества летальных растений. Эффекты, индуцированные радиацией, начинали заметно проявляться при дозах >4 Гр. Степень изменения признаков при равной величине поглощенной дозы р-излучения во многом определялась фазой развития растений в момент облучения. По всем критериям зависимость" доза-эффект" описывается степенной регрессией (Пристер, Шевченко, Кальченко, 1982).
1.2. Цитогенетические эффекты р-излучения в мейозе при аэраль-ном загрязнении растений ячменя S0Y на разных стадиях развития .
Цитогенетические эффекты оценивали по количеству клеток с аберрациями- . i хромосом в мейозе облученных растений. Результаты анализа представлены в табл.1. Видно, что во всех вариантах опыта, кроме двух, количество клеток с аберрациями хромосом достоверно превышают контрольные значения. Минимальная доза, индуцирующая увеличение количества клеток с аберрациями хромосом в мейозе, превышающее контроль (Р<0,005), равна 0,6 Гр.
ТАБЛИЦА 1. Количество клеток с аберрациями хромосом в мейозе ячменя при воздействии р-изпучения на разных стадиях развития растений.
Стадии раз- Дозы ¡?-излучения Изучено анафазных
вития клеток
Мощность Поглощенная всего, с абер-
дозы, Гр/сут доза до мейоза, Гр шт. рациями, %
Контроль - - 5506 1,2+0,6
0,01 0,4 870 2,1+0,5*
0,02 0,6 1378 2,5+0,4
I 0,03 0,9 980 2,7+0,5
0,10 4,0 1137 3,3±0,5
0,40 13,0 721 4,8+0,8
0,008 0,2 760 2,0±0,3*
0,03 0,8 807 2,7±0,6
II 0,06 1,4 961 2,6+0,6
0,10 2,5 1490 3,3±0,4
0,40 9,0 1270 9,4+0,8
0,4 4,0 1113 4,8+0,6
0,7 7,0 1239 6,6+0,7
III 1,2 12,0 982 6,8+0,8
1,9 19,0 1056 9,8+0,9
5,9 59,0 1295 17,7+1,1
1,2 6,0 1100 8,0+0,8
1,8 9,0 1330 11,1+0,9
IV 2,8 14,0 1242 17,2+1,0
6,4 32,0 768 31,5+1,7
21,4 107,0 210 57,0±3,4
•различия от контроля не значимы; в остальных случаях ( Р<0,005).
Зависимость числа аберраций на клетку от мощности дозы при воздействии р-излучения на предмейотические стадии отклоняется от линейной регрессии ( рис. 1 ). При воздействии на мейотические стадии зависимость прямолинейная (13=0,997). Цитогенетическая эффективность 1 Гр в первом случае при дозе 0,4 Гр в 7 раз выше, чем при дозе 59 Гр ( рис.2 ), а во втором случае она одинаковая во всем диапазоне мощностей доз и составляет 1,2%.
у = 3035,8* + 2,7428
Мощность дозы бета-излучения Гр/час
Рис 1. Зависимость от мощности дозы числа аберраций хромосом на клетку в мейозе при воздействии р-излучения на предмейотических стадиях растений ячменя.
Рис.2. Цитологическая эффективность 1Гр при воздействии р-излучения на предмейотаческие клетки.
Полученные данные убедительно ( проаналезированно 20709 клеток от облученных и 5506 от контрольных растений ) доказывают высокую цито-генетическую эффективность р-излучения,
1.3. Хлорофильные мутации при воздействии р-излучения на разных стадиях развития растений ячменя.
Хлорофильные мутации у ячменя учитывали в М2 при пересеве семей в теплице и в полевых условиях. При облучении растений на 1-1У стадиях развития в экспериментальном материале обнаружены незначительные корреляционные связи между поглощенной дозой и количеством хлорофильных мутаций (рис. 3).
Доза.Гр
Рис.3. Зависимость количества хлорофильных мутаций от дозы р-излу-чения при облучении растений ячменя на I - IV стадиях развития.
В материале, полученном от растений, облученных на У-УШ стадиях развития, наблюдается высокая корреляционная связь эффекта с дозой (рис.4).
у = 0,0088х + 1,123
R= 0,817 j/* / »
1
ai O
*
0
100
200
300
400
500
Доза, Гр
Рис. 4. Зависимость от дозы р-излучения количества хлорофильных мутаций при облучении растений ячменя на V - VII! стадиях развития.
1.4. Зависимость "доза-эффект" и радиочувствительность растений ячменя к воздействию р-излучения на разных стадиях развития.
Обобщение полученных данных по действию р-излучения на веге-тирующие растения ячменя показывает сложность и многообразие ответных реакций. Зависимость индуцированных эффектов от поглощенной дозы на всех изученных уровнях может быть аппроксимирована степенной функцией вида:
где: Бо- уровень спонтанных изменений анализируемого признака; й ( Эо) доза, соответствующая точке пересечения линии регрессии О" с уровнем спонтанных изменений Бо; ва - эффект, индуцированный дозой О; п показатель степени, определяющий угол наклона линии регрессии. Параметры уравнения ( 1 ) могут быть использованы в качестве критериев оценки радиочувствительности растений при облучении их в период вегетации. Величина О(30) представляет собой минимальное значение дозы, при ко-
Sd=SoDn/D(So)
(1)
торой возможно статистически достоверно вычислить эффект облучения. Параметр О(80) является практическим порогом радиочувствительности биологического критерия. Чем ниже его значение, тем выше радиочувствительность критерия. В табл.2 приведены параметры О(5о) и п для ряда критериев, использованных нами при оценке последствий радиоактивного загрязнении растений ячменя. Параметры О(80) и п пригодны для комплексной оценки радиочувствительности разных видов растений. Значения показателя степени п во всех проанализированных случаях меньше 1 (табп.2). Существенным моментом этой дозовой зависимости является относительно более высокая эффективность облучения при низких мощностях доз в пересчете на единицу дозы.
ТАБЛИЦА 2. Радиочувствительность растений ячменя при воздействии р-излучения на разных стадиях развития.
Стадии развития растений при облучении Клеток с аберрациями хромосом в мейозе, So =1,5% Летальных растений, So=10% Потери урожая, So =5%
D(So), Гр п D(So), Гр п D(S0), Гр п
I 0,8 0,24 - -
II 0,8 032 - - - -
III 0,6 0,45 13 0,76 5 -0,34
IV 0,4 0,67 7,3 0,64 5,5 -0,76
V - - 12 0,33 5,8 -0,80
Для объяснения наблюдаемого характера зависимости "доза-эффект" имеются несколько предположений:
а)- биологическая вариабельность, включая гетерогенность по радиочувствительности; б) -" принцип попадания " , связанный со структурной дифференцировкой клетки или критического органа; в)- стохастика реализации первичных повреждений и участие в этих процессах системы репарации; г)- стохастика фенотипического проявления повреждений в пострадиационный период (восстановление, давление отбора и т.д.). Вероятно, что наблюдаемая форма зависимости "доза-эффект" есть результат совместного действия указанных факторов.
ГЛАВА, II.
2. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ р-ИЗЛУЧЕНИЯ ПРИ КОРНЕВОМ ПОСТУПЛЕНИИ 90Зг-90У В РАСТЕНИЯ.
При анализе мутационного процесса на ВУРСе потребовалось изучение дозовой зависимости генетических эффектов при разных концентрациях ^Эг-^У в почве в контролированных условиях. Элитные семена ячменя высевали на делянки в почву которых был внесен 903г - ЖУ. Концентрация ^Бг-^У в почве изменялось от 0,36x10° до 370x103 Бк/м2
2. 1. Цитогенетические эффекты у ячменя при корневом поступлении 908г-90У в растения.
Цель исследования оценить зависимости "доза-эффект" по цитоге-
нетическому критерию при корневом поступлении ^Бг-^У в растения в
процессе вегетации. Из данных табл.3 следует, что минимальная доза
р-излучения, индуцирующая количество клеток с аберрациями хромосом,
превышающее (Р<0,05) контрольные значения, равна 0,2 Гр.
ТАБЛИЦА 3. Дозы р-излучения и эффекты в мейозе при выращивании ячменя на участках с разной концентрацией ^Бг-^ в почве.
Концентрация »Зг-^Ув почве, *108 Бк/ м2 Мощность ДОЗЫ, Гр/час Поглощенная доза до мейоза, Гр Изучено анафазных клеток, шт Клеток с аберрациями хромосом, %
Контроль - - 1440 0,8+0,2
0,36 0,00006 0,05 1520 1,4±0,2
1,8 0,0002 0,2 1330 1,8+0,3'
3,6 0,0005 0,4 1585 3,0±0,4
10 0,002 2,0 1477 3,7+0,5"
74 0,01 8,5 1906 4,0+0,4'
370 0,05 40 растения погибли до мейоза
* различия от контроля достоверны, Р<0,05
Зависимость от дозы р-излучения количества клеток с аберрациями хромосом в мейозе при корневом поступлении 903г- ^У описывается степенной регрессией (рис.5).
Рис. 5. Зависимость от дозы р-излучения количества клеток с аберрациями хромосом в мейозе растений ячменя при корневом поступлении Э05г-^У из почвы.
Рис.6. Цитогенетическая эффективность 1 Гр р-излучения при корневом поступлении ^Бг- ^У в растения ячменя.
На рис. 6 представлена цитогенетическая эффективность 1Гр при разных мощностях дозы. Видно, что цитогенетическая эффективность 1Гр
при мощности дозы р-излучения 0,00006 Гр/час в 32 раза выше, чем при 0,01 Гр/час.
2.2. Динамика цитогенетических эффектов в хронически облучаемых посевах ячменя при корневом поступлении 908г-9(У.
Исследования, проведенные на ВУРСе поставили на повестку дня ряд вопросов, требующих своего решения. В частности необходимо было изучить динамику становления радиоадаптации у высших растений. Для этой цели использовали 250 семей ячменя, каждая из которых была изначально разделена на две равные части. Одну часть ежегодно пересевали на ВУРСе, а другую в контрольных условиях. Пересеву подвергали также сортовую смесь.
Рис. 7. Динамика количества клеток с аберрациями хромосом в мейозе растений ячменя при пересеве на ВУРСе. О - опытные посевы; К- контрольные посевы.
В первый год в мейозе растений на ВУРСе ( О ) количество клеток с аберрациями хромосом в 4 раза превышало контрольное ( К ) значение ( рис.7 ). В М4 количество клеток с аберрациями хромосом в мейозе растений на ВУРСе стало близко к контролю и составляло 1,4±0,4%. Относительное снижение количества клеток с аберрациями хромосом в мейозе
растений за 4 года составило 67%. Такое снижение объясняется эффективным отсекающим гаметическим отбором, действующего на популяцию гамет каждого индивидуального растения. В результате этого отбора, а также отбора, действующего на растения, семьи и сортовая смесь, пересеваемые на ВУРСе повысили радиоустойчивость на 20-40%.
Глава III
3. Генетические процессы в хронически облучаемых природных популяциях растений.
С 1974 года мы обследуем популяции С. scabiosa L., обитающие в хвосте ( ) ), в центре ( II ) и в голове ( III ) ВУРСа при концентрации ^Sr-9^ в почве 0,2x106, 60x10е и 140x10е Бк/м2 соответственно и контрольную популяцию (К).
3.1. Динамика цитогенетических эффектов в хронически облучаемых природных популяциях С. scabiosa L.
Динамика количества клеток с аберрациями хромосом в проростках семян С. scabiosa L. представлена на рис.8. Видно, что количество клеток с аберрациями хромосом в проростках семян в контрольной популяции с 1968 по 1980 год колеблется от 0,5%+0,2% до 1,2%±0,3%. В популяциях I, II и III в 1968 году отмечается повышенный в 2-5 раз уровень клеток с аберрациями хромосом по сравнению с контролем. В 1974 году количество клеток с аберрациями хромосом в хронически облучаемых популяциях снизилось. Относительное снижение количества клеток с аберрациями хромосом в проростках для популяции II и 111 составили 64% и 51% соответственно. При воздействии у-излучения на семена в контрольной и популяции III при одинаковой дозе наблюдается различное количество клеток с аберрациями хромосом.
Год исследования
Рис.8. Динамика количества клеток с аберрациями хромосом в первом митозе проростков семян растений С. эсаЬюза I., произрастающих на ВУРСе и в контроле.
ТАБЛИЦА 4. Количество клеток с аберрациями хромосом в проростках семян С. зсаЬюэа 1_., после воздействия на семена у-излучения.
Год Доза Изучено Клеток с аберрациями хромосом
сбора у-излучения, клеток,
семян ГР шт.,
шт., %+ т,
популяции
К III К III К III
0 1209 1443 11 50 0,9±0,2 3,46±0,4
1974 20 1482 1652 659 572 44,5±1,3 34,6+1,0
0 1065 1577 8 38 0,75+0,2 2,4+0,2
1976 50 578 860 317 356 60,8+0,9 43,2+0,8
0 2473 4386 44 109 1,8+0,2 2,48+0,1
1980 20 1160 955 498 240 42,9±5,0 25,1±6,5
При этом, различия растут из года в год от 1,3 раза в 1974 году до 1,7 раза в 1980 году (табл. 4). Различия достоверны ( Р<0,001 ).
Опыты по изучению модифицирующего действия кофеина и акриф-лавина на дополнительное воздействие у-излучения на семена
С. зсаЬюэа I.. из хронически облучаемых и контрольных популяций показали, что пострадиационная обработка семян кофеином увеличивает количество клеток с аберрациями хромосом в проростках семян хронически облучаемых растений в 1,5 раза, а акрифлавином в 2,1 раза. Эти исследования показали, что у хронически облучаемых растений эффективность работы репарационных систем повышена по сравнению с теми же растениями из контрольной популяции.
Рис. 9. Распределение по радиорезистентности растений из хронически облучаемых (II, III) и контрольной ( К ) популяций. (Хк=42,9+1,3)%; Хц=(30,4±0,96)%; Хш=(19,7±0,90)%.
Была изучена гетерогенность обследуемых популяций C.scabiosa L. по радиорезистентности. Критерием служило количество клеток с аберрациями хромосом в проростках семян от отдельных растений после воздействия на наклюнувшиеся семена у-излучением 20 Гр. Распределение по радиорезистентности растений хронически облучаемых и контрольных популяций представлено на рис. 9. Видно, что в хронически облучаемых популяциях наблюдается правосторонняя асимметрия распределения растений ( А-0,29 ). Наблюдаемая асимметрия связана с увеличением в
облучаемых популяциях доли радиоустойчивых и уменьшения доли радиочувствительных особей. Различия составляют 1,9 раза. Эти различия обусловлены неодинаковым давлением селектирующего фактора.
3. 2. Динамика хлорофильных мутаций в хронически облучаемых популяциях С. БсаЫоза I..
Хлорофильные мутации учитывали на проростках семян, собираемых каждый год с обследуемых популяций.
Рис.10. Динамика хлорофильных мутаций в хронически облучаемых (I, II, 111) и контрольной ( К) популяциях С. scabiosa L..
На рис. 10 дана динамика количества хлорофильных мутаций в хронически облучаемых i, li, III и контрольной популяциях по годам. Видно, что по всем годам наблюдений количество хлорофильных мутаций в популяциях II и III значительно превышает контрольные значения. Эти данные показывают, что в популяциях II и III спустя 38 пет после аварии наблюдается высокий уровень хлорофильных мутаций.
3.3. Генетическая изменчивость локуса Lap, кодирующего синтез изоферментов лейцинаминопептидазы, в популяциях С. scabiosa L.
При изучении мутационного процесса в хронически облучаемых популяциях растений до сих пор вне поля зрения оставались генные мутации и создающиеся при этом особенности генетической структуры популяций растений. В связи с этим, целью наших исследований явилось изучение в
динамике генетической изменчивости локуса Lap, кодирующего синтез лейцинаминопептдазы, в обследуемых популяциях С. scabiosa L.
Обнаружено, что синтез Lap у С. scabiosa L. контролируется одним локусом с тремя основными ( Lap-A, Lap-B, Lap-C ) и тремя редкими ( Lap-A', Lap-B', Lap-C') аллелями. Как видно на табл. 5 аллели А, В и С встречаются во всех популяциях с высокой частотой. Аллели А', В' и С' встречаются значительно реже. Отличием популяций II и III от контрольной и популяции I является увеличение в этих популяциях частот аллелей А', В' и С'.
ТАБЛИЦА 5. Динамика концентрации аллелей локуса Lap в контрольной и хронически облучаемых популяциях С. scabiosa L., произрастающих на ВУРСе.
Популяции
Аллели К I II III
1978 1982 1986 1978 1982 1986 1978 1982 1986 1978 1982 1986
А 0,26 0,22 0,29 0,42 0,30 0,29 0,28 0,34 0,19 0,15 0,19 0,17
В 0,63 0,66 0,64 0,50 0,64 0,63 0,48 0,44 0,59 0,66 0,59 0,59
С 0,06 0,11 0,07 0,07 0,05 0,08 0,12 0,14 0,12 0,09 0,13 0,15
А' 0,001 0,04 0,01 0,02 0,01 0,02 0,02
В' 0,01 0,01 0,01 0,01 0,02
С' 0,002 0,001 0,002 0,005 0,08 0,08 0,06 0,08 0,06 0,06
N 970 398 390 705
В табл. 6 приведены наблюдаемые и ожидаемые равновесные численности генотипов в репродуктивной части контрольной и в хронически облучаемых популяциях, а в табл. 7 популяционные показатели. Как видно в популяциях II и III эти показатели выше, чем в контрольной. Для большинства растений был проведен посемейный анализ потомства. Идентификация мутантных фенотипов производилась при сравнении фенотипа материнского растения и потомков. Электрофоретический анализ проростков семян от растений с известным генотипом позволил установить три типа нарушений (мутаций) в локусе Lap: 1) мутационноподобные события, приводящие к изменению электрофоретической подвижности белкового продукта. 2) мутации "нуль", для которых характерно полное прекращение
ТАБЛИЦА 6. Распределение наблюдаемых ( Н ) и ожидаемых ( О ) чис-ленностей генотипов Lap в репродуктивной части контрольной и хронически облучаемых популяциях С. scabiosa L.
Популяции
Генотипы Контрольная Хронически облучае-
мые
н 0 Н 0
АА 97 82,6 76 70,5
АВ 337 359,4 274 312,8
АС 31 37,9 63 65,9
АА' - - 6 8,3
АВ' - - 8 5,1
АС' 4 3,2 22 33,9
ВВ 410 391,2 504 494,5
ВС 50 82,5 201 208,5
ВА' 1 0,6 27 26,2
ВВ' - - 10 16,1
ВС' 6 7 140 107,2
сс 24 4,4 40 22,0
СА' - 0,1 - 5,5
св' - - - 3,4
сс' 1 0,7 6 22,6
А'А' - - 1 0,3
А'В' - - 5 0,4
А'С' - - 4 2,8
В'В' - - 2 0,1
В'с' - - - 1.7
С'С' - 0,1 1 5,8
N 970 1393
Примечание: В обоих популяциях распределение ожидаемых равновесных численностей генотипов не соответствуют наблюдаемым: в контроле %2 =88,7; в опыте х2=74,1; <№=15.
ТАБЛИЦА 7. Наблюдаемые (Н„) и ожидаемые ( Не) частоты гетерозигот, среднее число генотипов (М), эффективное число аллелей (Ые), средняя нормированная разность наблюдаемых и ожидаемых частот гетерозигот (О) в контрольной и в хронически облучаемых популяциях С. зсаЫоэа и.
Популяции Но Не М D
Контрольная 0,443± 0,016 0,507+0,009 5,44+ 0,30 2,03± 0,01 -0,126
Хронически облучаемые (II, III) 0,550+0,013 0,589+0,003 9,90+0,28 2,43+0,01 -0,067
синтеза белка или потери его активности; 3) появление трех аллелей в одном проростке. Растения С. scabiosa L., гетерозиготные по локусу Lap, в норме имеют две зоны ферментативной активности, соответствующие аллельным вариантам фермента.
ТАБЛИЦА 8. Распределение и частоты мутаций локуса Lap в потомстве растений С. scabiosa L. обитающих в контрольных условиях и на ВУРСе.
Популяци и Экспозици онная доза, Гр Изучено проростков, Частота мутаций *10 Мутаций на локус на Гр »10_3 х2
1 2 3 всех
Контроль 622 0,54 0 0 0,54 - -
1 3,77 732 4,8 3 0 7,8 1,9 -
К 70 630 15 20 5 40 0,56 66,9'
III 133,6 1563 30 30 6 66 0,49 97,5
Примечание: 1-изменение элекгрофсретической подвижности; 2 - "нуль"-мутации; 3- три изофермента Lap в диплоидном проростке. * Критическое значение %2 для Р=0,05 составляет 3,84.
На табл. 8 представлены частоты мутационноподобных событий локуса Lap в хронически облучаемых популяциях и в контроле. Локусная эффективность 1Гр для популяций I, II и III будет 1,9*10^ 0,56*10"3 и
0.49*10"3 мутаций/локу/Гр соответственно. Эффективность 1 Гр хронического облучения по рецессивным хлорофильным мутациям для популяции
1, II и III составляет 0,4,7*103и 1,5*10"2 соответственно.
Как видно на табл. 6 редкие аллели в репродуктивной части популяции распределены в основном по гетерозиготным генотипам. Против мутаций de novo в хронически облучаемых популяциях действует отбор. Наличие отбора обнаруживается при сопоставлении численностей генотипов у проростков, ювенильных и репродуктивных растений ( рис. 11 ).
Возрастные стадии популяции
Рис.11. Число генотипов локуса Lap на разных возрастных стадиях С. scabiosa L. в популяциях II, III и контрольной.
Данные табл. 6 показывают, что в хронически облучаемых популяциях численности генотипов с редкими аллелями ( А', В' и С') в 20 раз выше в сравнении с контрольной популяцией. В опытных популяциях избыток гетерозигот ВС' достоверно превышает значения, полученные для контрольной популяции ( V=15; Р=0,05 ). Избыток гетерозигот ВС' в опытной популяции свидетельствует о селективном преимуществе их в условиях хронического облучения.
Сегрегационный анализ потомства от отдельных растений с известным генотипом позволил количественно оценить относительную приспособленность различных генотипов. В табл. 9 приведены суммарные наблюдаемые и ожидаемые численности генотипов в потомстве 29 растений с генотипом ВВ и 23 растений АВ в контрольной популяции, а также потомство 47 растений ВВ, 27 растений АВ и 15 растений ВС' в опытной. Оценки относительной приспособленности генотипов по обычным аллелям в контроле лежат в пределах от 1 до 0,89, а в облучаемых популяциях приспособленность некоторых генотипов по обычным аллелям различаются вдвое и находится в пределах от 1,48 до 0,66.
ТАБЛИЦА 9. Наблюдаемые (Н) и ожидаемые (О) численности генотипов в потомстве отдельных растений и относительная их приспособленность (М\/) в контрольной и хронически облучаемых популяциях С. эсаЫоза и.
Генотип ы Контрольная популяция Хронически облучаемые популяции
Н О \Л/ Н 0 \Л/
АА 22 24,8 0,89 31 20,3 1,48
ВВ 174 168,6 1,04 287 282,5 1,02
АВ 124 136,9 0,91 102 153,6 0,66
АС 6 5,8 1,03 18 13,4 1,34
ВС 12 12,0 1,00 54 59,3 0,91
ВВ' 0 - - 1 4,4 0,23
ВА' 0 - - 7 7,5 0,93
ВС' 0 2,1 - 122 70,4 1,73
АС' 0 - - 56 32,0 1,75
СС' 0 - - 10 10.1 0,99
АА' 0 - - 0 2,7 -
АВ/ 0 - - 0 - -
А'С' 0 - - 0 - -
В'С' 0 - - 3 7,4 0,41
С'С' 0 - - 2 13,7 0,13
N 338 693
В потомстве хронически облучаемых растений было выявлено достоверное превышение частоты наблюдаемых генотипов ВС' над ожидаемыми. Относительная приспособленность этой гетерозиготы выше максимальной приспособленности гетерозигот по основным аллелям. Повышенной приспособленностью обладала и гетерозигота АС'. При этом необходимо отметить дефицит гомозигот С'С' (табл.9).
На основании полученных данных можно прийти к выводу, что своеобразие генетической структуры хронически облучаемых популяций С. БсаЫоэа I. определяется сочетанием ряда факторов: повышенным мутационным давлением, частичной элиминацией на разных стадиях развития и роста неблагоприятных генотипов и изменением вектора отбора, благоприятствующего наиболее приспособленным генотипам.
5. Адаптивный полиморфизм локуса SOD, кодирующего синтез изо-ферментов супероксиддисмугазы, в популяциях С. scabiosa L.
Нами было проанализировано по 100 растений С. scabiosa L. из контрольной (К) популяции и популяции 111 на предмет определения частоты аллелей полиморфного локуса Sod2.
ТАБЛИЦА 10. Наблюдаемые (Н) и ожидаемые (О) частоты генотипов и частоты аллелей локуса Sod2 в популяциях С. scabiosa L.
Популяции
Генотипы К III
Н 0 Н 0
f3 f2 0,380 0,425 0,104 0,128
f2s2 0,544 0,454 0,509 0,460
s2s2 0,076 0,121 0,387 0,412
Частоты аллелей
f2 s2 f2 s2
0,652 0,348 0,358 0,642
N 79 106
Локус Soch у С. scabiosa L. имеет быстрый ( F2) и медленный ( S2) аллели. Исходные данные, характеризующие полиморфизм локуса Sod2 в изученных популяциях, приведены в табл. 10. Для обеих популяций значимых отклонений от распределения Харди-Вайнберга не обнаружено. Очевидно резкое отличие популяции III от контрольной по частотам аллелей S2 и F2. Высокий уровень хронического облучения для локуса Socb сопровождается ростом частоты аллеля S2 в 1,8 раза по сравнению с контрольной популяцией. Межпопуляционные различия по частотам аллелей высоко значимы ( Р<0,001 ). Наблюдаемые различия аллельных частот полиморфного локуса Sod2 в популяциях С. scabiosa L., произрастающих на ВУРСе, могли возникнуть за счет отбора, обусловленного действием радиационного фактора.
Изучение в динамике генетических процессов в хронически облучаемых популяциях растений показало сложность реакции генетической системы популяций на появление в среде обитания постоянно действующего повышенного уровня ионизирующего излучения. В ней резко возрас-
тает величина генетического груза. Популяции вынуждены противостоять как давлению мутаций, так и действию радиации на организм. Для обсуждения отдаленных генетических последствий радиоактивного загрязнения природных популяций особенно показательны данные, полученные в экспериментах с С. scabiosa L., обитающих на ВУРСе. Максимальный уровень радиоактивного загрязнения в нашем исследовании составляет 140*100 Бк/м2 , что формировало дозу 2,83 Гр/год или 0,0003 Гр/сут. Это облучение в 3000 раз выше естественного фона радиации. В этих условиях популяция С. scabiosa L. создала особые системы генотипов, позволяющие ей выживать. Появление в среде постоянно действующего радиационного фактора потребовало использовать генетические механизмы в результате которых в популяции С. scabiosa L. осуществляется эволюция на повышение радиорезистентности. Теоретический анализ и фактические данные показывают, что в хронически облучаемых природных популяциях идет такой же мутационный процесс, как и в естественных условиях. Однако давление мутаций на несколько порядков величин выше в облучаемых популяциях.
ГЛАВА IV
4. Pinus sylvestris L. как природная тест-система для оценки генетических последствий радиоактивного загрязнения среды.
Широкие исследования в области лесной радиоэкологии, выполненные в нашей стране (Тимофеев-Ресовский, 1962; Тихомиров, 1972; Алек-сахин и др. 1974; Карабань и др. 1980 ) и за рубежом ( Woodwell, 1963; Sparrow et а!., 1965 ), убедительно показали, что лесные биогеоценозы являются одними из наиболее радиочувствительных типов природных комплексов, радиационное поражение которых проявляется при меньших дозах облучения, чем лучевое повреждение других типов природных экосистем. Мы использовали Р. sylvestris L. для оценки генетических последствий радиоактивного загрязнения природной среды в результате Кыш-
тымской и Чернобыльской аварий, а также в результате испытаний атомных устройств на Семипалатинском полигоне.
4.1. Генетические эффекты в популяциях Р. sylvestris L., произрастающих 30 лет на Восточно-Уральском радиоактивном следе.
Облучение деревьев на ВУРСе происходило в основном от инкорпорированных ^Sr-^Y. Концентрация радионуклидов в почве на участках колеблется от 2x106 до 20x106 Бк/м2.
ТАБЛИЦА 11. Частота мутаций ферментных локусов в эндоспермах Р. sylvestris L. при разных дозах хронического облучения на ВУРСе.
Типы и чис- Частота всех
Доза ß-излучения Ло кус- ло измене- изменений на
тестов НИИ
^Sr-9^ в почве ♦ 10е Бк/м2 Гр/сут »10"4 Гр 1* 2* 3* локус «-10"3 лсжус/Гр *10~3
Контроль - 5162 2 2 0 0,78 -
2-3 0,2 0,22 5664 6 10 0 2,80" 9,18
10-13 1,0 1,10 6070 9 22 1 5,30" 4,11
15-20 1,5 1,64 7949 16 32 2 6,30" 3,37
Примечание: * 1-мутации, изменяющие электрофоретическую подвижность продукта локуса; 2 - нуль-мутации; 3 - два продукта одного локуса. " Р<0,001.
В общей сложности семена проанализированы от 50 деревьев. Необходимо отметить, что деревья, произрастающие на обследуемых участках, не имели видимых признаков поражения кроны. Результаты анализа эндоспермов по ферментным локусам Lapi, Lap2, Adhi, Adh2, Goti, Got2, Got3, Est2 и Gdh представлены в табл.11. Видно, что частота всех типов изменений в хронически облучаемых популяциях в 3,5; 6,7 и 8 раз выше, чем в контроле. Относительная частота мутаций на 1 Гр при мощности 0,2*10"4 Гр/сут в 2,7 раза больше, чем при 1,5*10 4 Гр/сут.
4.2. Генетические эффекты в популяциях Р. sylvestris L., произрастающие в зоне аварии на ЧАЭС.
При оценке последствий радиоактивного загрязнения лесонасаждений Р. sylvestris L. вследствие аварии на ЧАЭС преследовалась цель
оценить генетические эффекты, индуцированные ионизирующими излучениями в половых клетках в первые дни аварии в период острого облучения.
Доза, Гр
Рис.12. Зависимость количества клеток с аберрациями хромосом от дозы у-излучения в проростках семян Р. sylvestris L. первой репродукции, произрастающих в зоне аварии на ЧАЭС.
Цитогенетические эффекты оценивали по количеству клеток с аберрациями хромосом в проростках семян, собранных зимой 1987 года. Зависимость количества клеток с аберрациями хромосом в проростках семян отличается от линейной регрессии ( рис. 12).
В эндоспермах этих же семян и семян, собранных зимой 1988 года, методом электрофореза в полиакриламидном геле изучали генетическую изменчивость 20 локусов, кодирующих синтез изоферментов. При электрофорезе экстрактов эндоспермов было зарегистрированно три типа изменений ( мутаций ) локусов, кодирующих изоферменты. Изучено 4000 эндоспермов от 60 деревьев, проведено 55245 локус-тестов. Распределение выявленных мутаций в популяциях представлено в табл. 12. Основной пул мутаций составляют нулевые варианты (2), частота кото-
рых в 1,5-3 раза выше, чем мутаций, изменяющих электрофоретиче-
скую подвижность продуктов локусов (1). Зародыши с двумя аллелями
ТАБЛИЦА 12. Частота и типы мутаций 20 локусов, кодирующих изофер-менты в эндоспермах Р.ву^еэ^з I., произрастающих в зоне аварии на ЧАЭС.
Доза ■у-излучения Изучено Типы и частота изменений *10~3 Всех изменений на локус ио-3 2 г
семян локус-тестов 1* 2* 3'
Контроль 753 7790 0,5 1,4 0,1 1,0 0 0 0,6
0,4 738 10199 2,4 3,3"
2,4 781 10069 1,2 2,1 0 3,3 33,3
7,2 ■ 598 8011 2,3 2,5 0,3 5,1 46,6
18 548 8815 3,7 5,5 0,6 9,8 97,9
36 598 10365 2,6 6,8 0,8 10,2 98,3
* \ - изменение электрофоретической подвижности; 2 - нулевые варианты; 3 - два продукта одного покусав эндосперме. ** критическое значение х2 для Р=0,05 соответствует 3,84.
Рис. 13. Генетическая эффективность 1 Гр ( по у-излучению ) для Р. sylvestris L в зоне аварии на ЧАЭС в 1986 году.
одного локуса (3) были зарегистрированы в семенах деревьев, попавших при аварии в зону сильного радиационного воздействия. Зависимость частоты мутаций ферментных локусов от дозы отличается от линейной регрессии ( R=0,95 ). Снижение эффективности 1Гр с увеличением дозы
можно связать с интенсивностью отбора против мутаций de novo, давле-
( рис J$)
ние которого тем выше, чем выше доза ионизирующего излучениям Такие доказательства получены нами при анализе частоты мутаций локусов Goti, Got2 и Got3 в эндоспермах и зародышах одних и тех же семян в трех контрастных по уровням облучения популяциях ( рис. 14).
0.9 -р
0,8 -0,7 - -
0,6 - -0,5 0,4
0.5 - -0,2
0,1 --
2,4 7,2 3 6
Дозы га м м а-и 3 п у ч а н и я в пвсу.Гр
Рис.14 Коэффициенты отбора против мутаций локусов Goti, Got2 и Got3 в эндоспермах и зародышах семян Р. sylvestris L в зоне аварии на ЧАЭС.
По визуальным оценкам поражения соснового леса в год аварии обследуемые нами популяции вошли в зоны сильного, среднего и слабого поражения деревьев. В этих популяциях уровни клеток с аберрациями хромосом в проростках семян в 1,5-7 раз, а частота индуцированных мутаций ферментных локусов в 4-17 раз выше, чем в контроле.
У гетерозиготных деревьев при анализе распределения аллелей диалельных локусов в эндоспермах было выявлено значительное откло-
нение от ожидаемого 1:1. Результаты анализа сведены в табл. 13, где приводятся отношения численностей аллелей F ( быстрого ) и S ( медленного ) в потомстве гетерозиготных деревьев для каждого локуса, а также значения , характеризующие отклонение от ожидаемого 1:1.
ТАБЛИЦА 13. Распределение аллелей в эндоспермах гетерозиготных деревьев Р. sylvestris L., произрастающих в зоне аварии на ЧАЭС/
Дозы y-излучения, Гр
Локусы Контроль 0,4 2,4 7,2 36
Götz 42:42 0 128:146 1,27 300:412 28,92* 198:207 0,20 300:489 37,69*
Gota 95:114 1,9& 311:297 0,32 340:371 1,20 182:148 3,18 262:262 0
Esta 109:101 0,29 165:168 0,03 71:54 2,04 64:71 0,38 82:174 . 47,18*
Adhi 188:170 0,86 302:323 0,73 235.301 8,04* 173:144 2,43 141.158 1,07
Adh2 155:150 0,08 225:206 0,80 66:89 4,01* 131:79 10,32* 176:275 13.99*
Gdh 121:116 0,10 153:150 0,03 183:248 14,52* 37:33 0,22 160:179 5.67*
* отклонение от ожидаемого 1:1 достоверно { Р<0,05).
Данные, приведенные в табл.13, однозначно указывают на значительные отклонения от ожидаемой сегрегации аллелей в эндоспермах облученных популяций Р. sylvestris L. Для контрольных деревьев и при дозе 0,4 Гр, не обнаружено достоверного отклонения от ожидаемого 1:1. Наибольшее отклонение от правильной сегрегации отмечалось для популяций, подвергшихся воздействию y-излучения дозами >2,4 Гр.
Если степень нарушения сегрегации характеризовать средним значением х2 на локус, то обнаружится тенденция к росту нарушения сегрегации с увеличением дозы хронического облучения.
Рис.15. Степень нарушения сегрегации аллелей у гетерозиготных деревьев Р. sylvestris L., подвергшихся разным уровням воздействия y-излучения в результате аварии на ЧАЭС.
Эти данные иллюстрирует рис.15, где показана зависимость среднего значения % на локус для популяции, подвергшихся разным уровням радиационного воздействия.
30,00 т
25,00 • -
I
а «Г
5 9
S I
20,00 ■ -
15,00 ■ -
I 5 j £
S 5 ю.оо -
5,00 -
о,со -
Контроль 2/40 36,00
Дозы гамма-излучения в лесу, Гр
Рис.16. Нарушение распределения аллелей Б и ? в эндоспермах гетерозиготных деревьев при разных дозах радиационного воздействия в зоне аварии на ЧАЭС.
Нарушение сегрегации, по-видимому, можно отнести за счет действия индуцированного ионизирующим излучением гаметического отбора. Анализ парных неравновесий по сцеплению показал, что неравновесия по сцеплению значимо отличаются от 0 вне всякой зависимости от степени радиоактивного загрязнения популяции и конкретной пары изучаемых ло-кусов. Это означает, что гаметический отбор, обусловливающий наблюдаемые нарушения сегрегации, имеет исключительно однолокусный хаМ
рактер/деиствует против аллеля F. На рис. 16 предсталена диаграмма, показывающая относительное превышение до 30% частоты аллеля S над F в потомстве гетерозиготных деревьев Р. sylvestris L в различных популяциях.
С практической точки зрения большой интерес представляют данные о связи изменчивости генома материнского дерева и продуцируемо-стью жизнеспособного потомства в условиях сильного давления отбора при действии ионизирующего излучения.
0,4$ 0,99 0,60 Гетерозиготность дерева
Рис.17. Уровень гетерозиготности 18 материнских деревьев Р. sylvestris L. по 11 аллозимным локусам и доля продуцируемых ими жизнеспособных семян в зоне аварии на ЧАЭС (доза у-излучения 36 Гр).
На рис. 17 представлены данные о связи между гетерозиготностью материнского дерева Р. sylvestris L. и долей продуцируемых им жизнеспособных семян в условиях сублетальных доз ионизирующего излучения. На рис. 17 видно, что с увеличением гетерозиготности материнского дерева доля жизнеспособных семян увеличивается, а затем начинает резко падать. Оптимальная гетерозиготность материнских деревьев, продуцирующих высокую долю жизнеспособных семян, является 0,55.
Использование Р. sylvestris L. позволило выявить уровни метагенеза, индуцированного в половых клетках дозами радиации, сформированными в окружающей среде в первые дни аварии на ЧАЭС, когда мощности доз у- ß-излучений были неизвестны и носили прогностический характер. При анализе были учтены гены, кодирующие синтез белков. Такие гомологичные гены имеются у растений, животных и человека. Это открывает реальную возможность экстраполировать обсуждаемые данные на другие биологические виды. Результаты наших исследований на ВУРСе и в зоне аварии на ЧАЭС показали, что генетический мониторинг хронически облучаемых природных популяций необходимо связывать не только с контролем за динамикой мутационного груза, т.е. процессами возникновения и элиминации индуцированных мутаций, но и не менее важны данные о возможности изменения генетической структуры природных популяций, обитающих в условиях радиоактивного загрязнения. Речь идет об индуцированных сдвигах в распределении аллельных частот, возникающих за счет изменения приспособленностей генотипов. Подобные исследования дают реальную основу для прогнозирования отдаленных популяционно-генетических последствий хронического облучения в смысле предсказания характера индуцированной микроэволюции.
4. 3. Генетические последствия ядерных взрывов на Семипалатинском полигоне для популяций Р. sylvestris L., произрастающих на территории Алтайского края.
В связи с проведением ядерных испытаний в атмосфере в 19491962 г.г., ряд районов Алтайского края подверглись воздействию высоких
доз ионизирующих излучений. Перед нами была поставлена задача оценить генетические последствия спустя 45 лет после этого воздействия. В 1994 году экспериментальный материал был собран с 200 деревьев в Тополинском, Шадрихинском, Лаптевском, Пограничном, Калининском, Вылковском и Ребрихинском лесничествах, расположенных в ленточных борах Алтайского края. Вылковское и Ребрихинское лесничества не подвергались радиационному воздействию. При анализе экспериментального материала были проведены оценка семенной репродукции, учет стерильности пыльцы, учет клеток с аберрациями хромосом в мейозе и в митозе, анализ генетической изменчивости аплозимных локусов. Результаты исследований показали, что в лесничествах, подвергшихся в прошлом радиационному воздействию средние популяционные показатели плодови-ниже, ¿7
тостикстерипьности пыльцы, количества клеток с аберрациями хромосом в мейозе и митозе ВЫШ& чем в популяциях, не подвергавшимся радиационному воздействию (рис. 18 ).
Леоивлш
Рис. 18 . Эффекты в популяциях Р. sylvestris L., произрастающих в лесничествах Алтайского к-я ( Р-Ребрихинское ( контроль ); Л-Лаптевское; Т-Тополинское; П-Пограничное }. 1-стерильность пыльцы; 2-количество клеток с аберрациями хромосом в мейозе; 3-количество клеток с аберра^б И А
в митозе' ч-каличес-тво мутдцни <з/\аозин/-шх
аоиусоь
В лесничествах, подвергшихся облучению обнаружены деревья с потерей в два раза плодовитости, повышенной до 50% стерильностью пыльцы, значительным ( 4-10 раз ) превышением контрольных значений количеством клеток с аберрациями хромосом в мейозе и митозе проростков семян; 4-количество мутаций аллозимных локусов в эндоспермах. Среди проанализированных 1445 эндоспермов семян по 17340 локус-тестам было обнаружено 35 мутационноподобных событий, что составляет в среднем по всем обследованным популяциям сосны обыкновенной, произрастающих в зоне радиационного воздействия, частоту 2,5*10 3 на локус. На табл. 14 видно, что в Тополинском, Лаптевском и Пограничном лесничествах уровень мутаций аллозимных локусов в 4-7 раз превышает контрольные значения.
ТАБЛИЦА 14. Количество и распределение разных типов мутаций аллозимных локусов в эндоспермах сосны обыкновенной, произрастающей в разных лесничествах Алтайского края.
Лесничества Проанализировано Количество разных толов мутаций х2
семян локус-тестов 1* 2" всех частота на локус *10"3
Ребрихинское 593 7116 1 3 4 0,56
Тополинское 334 4008 2 7 9 2,2 5,9*
Лаптевское 120 1440 1 3 4 2,8 9,99
Пограничное 398 4776 2 16 18 3,8 10,03
* 1-изменение элекгрофоретической подвижности; 2-нуль-мутации.
* критическое значение х2 для Р=0,05 соответствует 3,84
Результаты цитогенетических и генетических исследований показали, что отдельные деревья лесничеств, расположенных в зоне радиационных воздействий, генетически отягощены.
Материалы, полученные при исследовании Р. sylvestris L., произрастающей в зонах радиационного воздействия, позволяют провести сравнительный анализ мутаций аллозимных локусов на ген на репродукцию в
эндоспермах (гаметах) в среднем на регион ( рис.19). Необходимо отметить, что мы анализировали потомства деревьев, которые, будучи свидетелями ядерных катастроф, до настоящего времени находятся в стадии репродукционной способности. Результаты анализа семян показали, что они несут генетические изменения, которые, очевидно, имеют разную природу происхождения и выщепляются в мегаспорах. Во всех популяциях, подвергшихся в разное время радиационному воздействию, наблюдается повышенный уровень мутагенеза, достоверно отличающийся от контроля.
D3 8
S >.
SS
1S
2 Е
5 s
ь s
га О т с
0,007 0,006 0,005 0,004 0,003 0,002 0,001 01
/~Г~7\
Ш.
Е
Контроль Агпай ВУРС ЧАЭС
Регионы
нис. 19. Частота мутаций локусов, кодирующих синтез изоферментов в эндосперме Р. sylvestris L., подвергшиеся радиационному воздействию.
Результаты, полученные при анализе популяций Р. sylvestris L., произрастающих в регионах, подвергшихся радиационному воздействию, однозначно указывают на уникальную возможность использовать ее как природную тест-систему для оценки последствий радиоактивного загрязнения окружающей среды. Р. sylvestris L позволяет регистрировать генетические эффекты низких доз ионизирующих излучений не только с самого начального момента воздействия радиации, но и способна сохранять длительное время определенную часть генетических изменений, индуцированных в отдаленном прошлом.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТООВ ИССЛЕДОВАНИЯ
Размеры генетических эффектов, индуцированные в растительных популяциях при аэральном и корневом поступлении радионуклидов, связаны с величиной дозы хронического облучения определенной зависимостью. Эта зависимость обусловлена характером формирования дозы, поглощенной критическим органом в течение вегетационного периода ( от начала облучения до реализации генетического поражения ). Зависимость скоростей мутирования от дозы описывается степенной регрессией с показателем степени меньше 1. Такой характер зависимости " доза-эффект " предполагает, что с увеличением дозы генетические эффекты быстро растут при малых дозах и медленее при больших. Из этого следует, что в области малых доз ионизирующих излучений генетические эффекты выше, чем это следовало ожидать при экстрополяции эффектов больших доз и неправомочно оценивать размеры генетических эффектов в популяциях при радиоактивном загрязнении среды по данным экспериментов с острым облучением на основе линейной экстраполяции из области высоких доз в область малых.
Оценку последствий радиоактивного загрязнения природных популяций растений необходимо проводить по серии критериев, так как каждый критерий имеет свой порог чувствительности. Генетические критерии на 1-2 порядка величин чувствительнее, чем другие традиционные радиобиологические критерии. В экспериментах с аэральным и корневым поступлением радионуклидов на ячмене показано, что чувствительным и удобным критерием является количество клеток с аберрациями хромосом в мейозе. Этот критерий позволяет выявить генетические эффекты малых мощностей доз (0,001 Гр/час) у вегетирующих растений ячменя. Цитологический метод анализа необходим как для экспресс оценки генетических последствий радиоактивного загрязнения, так и при длительном мониторинге природных популяций. Он позволяет быстро оценивать наличие генетических эффектов и, кроме того, по величине эффектов реконструировать дозы облучения.
Метод электрофореза белков как маркеров генов дает реальную возможность проводить контроль за динамикой мутационного груза по генным мутациям и судить о возможных изменениях генетической структуры популяций. Использование этих подходов позволяет выявить индуцированные сдвиги распределения аллельных частот в потомстве и определить направление вектора микроэволюции в хронически облучаемых популяциях.
Применение метода электрофореза белков как маркеров генов для популяций, обитающих в жестких экологических условиях, позволило ясно увидеть действие отбора против мутаций, изменяющих структуру белка и установить адаптивную роль белкового полиморфизма. Отбор этот действует на различных этапах онтогенеза, начиная с гаметической стадии.
Уровень генетических эффектов связан определенной зависимостью с размерами радиоактивного загрязнения территории. В хронически облучаемых популяциях С. всаЫоБа и. примерно через 15 лет, а у Н. сКэНсГшт и. через 4 года после начала радиационного воздействия количество клеток с аберрациями хромосом в мейозе и митозе снижается, приближаясь к спонтанному уровню. Сравнительно быстрое уменьшение количества клеток с аберрациями хромосом в генеративной и вегетативной сферах связано с действием отбора против них и особенностью работы репарационных систем. Причем, сила давления отбора у самоопыляющегося Н. сНвйсТшт и. выше, чем у перекрестноопыляющегося С. БсаЫоза и. Кроме того, снижение количества клеток с аберрациями хромосом в генеративной и вегетативной сферах значительно опережает скорость снижения доз радиационного воздействия, связанного с физическим распадом радионуклидов. Частота мутаций ферментных локусов и хлорофильных мутаций в этих же популяциях остается еще на достаточно высоких уровнях. Такое "опережение" генетической адаптации адаптацией цитогенетической - следствие мощного давления отбора на грубые хромосомные аберрации и активация систем их репарации.
Длительные эксперименты на ВУРСе позволяют заключить, что в хронически облучаемых популяциях при годовых дозах 8,5 Гр и ниже возникают генетические отклонения, однако высокая численность растительных популяций, малое время генерации и интенсивный отсекающий отбор на гаплоидном гаметическом уровне и на разных стадиях онтогенеза приводят к тому, что на популяционном уровне эти последствия не сказываются на общей жизнеспособности популяций, но влияют на генетическую структуру в виде изменения частотных соотношений аллель-ных вариантов. Значительные эффекты, выражающиеся в нарушении ал-лельной сегрегации в потомстве возникают при сублетальных дозах, вызывающих ослабление роста и подавление плодовитости популяций. Для Р. sylvestris L. такие дозы ионизирующего излучения находятся на уровне 20 Гр, а для других видов растений они будут примерно на порядок выше.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Оценены генетические эффекты и их зависимость от дозы ß-излучения в посевах растений ячменя в контролируемых условиях в широком диапазоне концентраций радионуклидов при аэральном ( 0,6х109 Бк/м2 -76x109 Бк/м2) и корневом ( 0,36х10а Бк/м2 - 370x10® Бк/м2) поступлении. При этом мощность дозы ß-излучения находится в диапазоне от 0,008 Гр/сут до 21,4 Гр/сут, а дозы, поглощенные критическими органами растений составляют от 0,2 Гр до 660 Гр.
Сравнительный анализ литературных данных, полученных в условиях только внешнего, относительно острого, воздействия большими дозами рентгеновского и -/-излучения, с данными наших исследований, полученных при длительном хроническом облучении природных популяций, .
. подтверждают наш вывод о более высокой (на 1-2 порядка ) генетической эффективности в расчете на единицу дозы относительно низких доз хронического ß-излучения, характерного при радиоактивном загрязнении среды при крупномасштабных авариях.
За время исследований ( 35 лет ) нами не обнаружено факта распространения в хронически облучаемых природных популяциях морфологических мутаций, индуцированных повышенной радиоактивностью. Очевидно такие мутации не могут распространиться потому, что они выходят за рамки гомеостаза вида, который прошел шлифовку в процессе многовековой эволюции. Для того чтобы выжить в условиях повышенного фона радиации популяция С. эсаЬюза I. физиологически перестроилась на повышение радиоустойчивости. Такая перестройка в хронически облучаемых популяциях произошла за счет усиления эффективности работы репарационных систем, снижающих радиационные повреждения. С другой стороны, гетерогенность популяции по радиоустойчивости обусловленная уникальностью аллелофонда каждой популяции и каждой особи, входящей в популяцию дала возможность отбору осуществить эволюцию на выживаемость радиоустойчивой части популяции.
ВЫВОДЫ.
1. Проведено комплексное многолетнее исследование генетических процессов в популяциях растений, обитающих на загрязненных радионуклидами территориях в связи с Кыштымской и Чернобыльской авариями, а также ядерными взрывами на Семипалатинском полигоне. Серия специально поставленных экспериментов позволила провести оценку закономерностей формирования поглощенных растениями доз при радиоактивном загрязнении среды, установить количественную связь между концентрацией радионуклидов, поступивших на растительные популяции и величиной дозы, поглощенной критическим органом растений, решить вопросы дозовой зависимости генетических эффектов при радиоактивном загрязнении, выявить чувствительные к ионизирующим излучениям фазы развития растений и определить эффективность разных критериев оценки радиационного поражения растений. Изучены закономерности мутационного процесса в растительных популяциях в изменяющихся условиях среды.
2. При радиоактивном загрязнении растений зависимость индуцированных эффектов от дозы 0-излучения описывается степенной регрессией с показателем меньше 1. Практическим порогом дозы, индуцирующей эффект, статистически достоверно превышающий спонтанный уровень, у растений ячменя будет - для летальности-7 Гр; стерильности-6 Гр; потери урожая зерна-5 Гр; роста растений-4 Гр; хлорофильных мутаций-1 Гр; аберраций хромосом-0,2 Гр; мутаций специфических локусов-0,2 Гр.
3. Генетическая эффективность 1 Гр при хроническом действии р-излучения на ВУРСе у С. всаЫоБа 1_. в среднем составляет 0,98*10"3 мутаций на локус, для сосны обыкновенной 5,55*10"3 мутаций на локус, в зоне аварии на ЧАЭС 1,40*10"3 мутаций на локус. Генетическая эффективность в пересчете на 1 Гр на кривой зависимости " доза-эффект " при хроническом действии р-излучения на ВУРСе у С. эсаЬюза I.. при дозе 0,4 Гр в 3,9 раза выше, чем при дозе 8,5 Гр, у сосны обыкновенной при дозе 0,2 Гр в 2,7 раза выше, чем при дозе 1,6 Гр. В зоне аварии на ЧАЭС генетическая эффективность при дозе 0,4 Гр в 16,6 раза выше, чем при дозе 36 Гр.
4. Цитогенетическая эффективность 1 Гр при остром воздействии р-излучения на предмейотические клетки ячменя равна 0,5%, на мейоти-ческие 1,2% клеток с аберрациями хромосом в мейозе. При воздействии хронического р-излучения в процессе вегетации растений ячменя цитогенетическая эффективность 1 Гр равна 3% клеток с аберрациями хромосом в мейозе.
5. В хронически облучаемых популяциях растений на ВУРСе темп мутаций хромосом в генеративной и вегетативной сфере в динамике снижается за счет отбора и усиления эффективности работы систем репари-ции. Относительное снижение количества клеток с аберрациями хромосом в мейозе ячменя за 4 года составляет 67%, в проростках семян С. БсаЬюва I. за 20 лет 64%. Хронически облучаемые популяции растений обнаруживают повышенную цитогенетическую радиорезистентность,
которая возрастает в динамике за счет микроэволюционных процессов. Количество хлорофильных мутаций и мутаций ферментных локусов в этих же популяциях сохраняется на высоких уровнях. Такое "опережение" генетической адаптации адаптацией цитогенетической - следствие мощного давления отбора на грубые хромосомные аберрации.
6. Хроническое облучение приводит к изменению генетической структуры популяций. Своеобразие генетической структуры хронически облучаемых популяций С. scabiosa L. определяется сочетанием ряда факторов: повышенным мутационным давлением, частичной элиминацией на разных стадиях развития и роста мутаций de novo и изменением вектора отбора, благоприятствующего наиболее приспособленному генотипу. В хронически облучаемых популяциях растений увеличены гете-розиготность, эффективные численности аллелей и генотипов. У Р. sylvestris L. при дозах >5 Гр изменение генетической структуры происходит за счет однолокусного гаметического отбора, обуславливающего нарушение сегрегации аллелей у гетерозигот в мегагаметофитах и зародышах. Степень нарушения сегрегации возрастает с увеличением мощности дозы хронического облучения.
СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1.Кальченко В.А. 1971. Экспериментальное получение мутаций ) яровой пшеницы сорта Искра по признаку накопления 90Sr// Генетика. Т.7 № 2. С. 33-38.
2.Кальченко В.А., Будашкина Е.Б., Хвостова В.В. 1971. Содержание ^Sr, Ca и стронциевых единиц в зерне гибридов пшеницы, полученных от скрещивания Triticum aestivum х Triticum dicocum ii Генетика. Т. 7. № 8 С. 85-89.
3. Кальченко В.А. 1972. Разработка методов получения форм пше ницы и ячменя с малым накоплением ^Sr в зерне II Дис. канд. биол. наук М: Ин-т общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН. 115 с.
4. Пономарева Р.П, Зуев Н.Д, Кальченко В.А. 1976. Радиочувстви тельность фотосинтетических систем у сельскохозяйственных растений I Радиобиология. Т. 16. Вып. 5. С. 678-682.
5. Кальченко В.А., Пристер Б.С., Полякова В.И. Рябов Г.Г., Шевченкс В.А. 1976. Цитогенетические эффекты при ß-облучении вегетирующи:
растений на разных стадиях онтогенеза // В сб. Молекулярные механизмы генетических процессов. М.: Наука. С. 82.
6. Пристер Б.С., Кальченко В.А., Полякова В.А., Шевченко В.А., Шейн Г.П., Алексахин Р.М. 1979. Биологическое действие радионуклидов на растения II Известия АН СССР, сер.биоп. № 4. С. 576-585.
7. Кальченко В.А., Пристер Б.С., Полякова В.И., Шевченко В.А. 1976. Зависимость частоты аберраций хромосом и видимых мутаций от дозы р-облучения растений ячменя II Генетика. Т. XII. № 12. С. 32-39.
8. Дубинин Н.П., Шевченко В.А., Кальченко В.А., Абрамов В.И., Фа-мелис С.А., Рубанович А.В. 1978. Генетические последствия действия ионизирующих излучений на популяции II Государственный комитет по использованию атомной энергии СССР. Национальная комиссия по радиационной защите при Минздраве СССР. Заказ тип. 2437. С.1-51.
9. Дубинин Н.П., Шевченко В.А., Кальченко В.А., Абрамов В.И., Фа-мелис С.А., Рубанович А.В. 1980. Генетические последствия действия ионизирующих излучений на популяции // В сб. Мутагенез при действии физических факторов. М.: Наука..С.3-45.
10. Кальченко В.А., Шевченко В.А., Федотов И.С. 1981. Изменение радиорезистентности растений ячменя при хроническом воздействии радиации // Генетика. Т. 17. № 1. С. 137-141.
11. Шевченко В.А., Кальченко В.А., Рубанович А.В., Шеремета Н.Г. 1982. Изменчивость изоферментов лейцинаминопептидазы в хронически облучаемых популяциях Centaurea scabiosa L. II В сб. Молекулярные механизмы генетических процессов: молекулярная генетика, эволюция, и генная инженерия. М.: Наука. С.159-167.
12. Пристер Б.С., Шевченко В.А., Кальченко В.А. 1982. Генетическое действие радионуклидов на сельскохозяйственные растения II Успехи современной генетики. М.: Наука. № 10. С. 27-69.
13. Кальченко В.А., Шевченко В.А., Рубанович А.В., Колобовникова Т.М. 1983. Изменчивость изоферментов лейцинаминопептидазы в популяциях Centaurea scabiosa L., обитающих в разных экологических условиях ii Генетика. Т. 59. № 8 С. 1244-1250.
14. Дубинин Н.П., Кальченко В.А. 1984. Мутагенез и уровни радиации в местах обитания популяций // Известия АНСССР, сер.биол. Т. 5.С. 645-655.
15. Архипов Н.П., Кальченко В.А., Шевченко В.А., Февралева Л.Т., Бобрикова Е.Т., Базылев В.В. 1984. Влияние тяжелых естественных радиоактивных нуклидов, вносимых в почву с меченными удобрениями и мелиорантами на цитогенетические эффекты у растений // Экология. № 5. С. 38-42.
16. Зяблицкая Е.Я., Кальченко В.А., Алексахин Р.М., Зуев Н.Д. 1984. Кинетика формирования поглощенных доз и влияние хронического р-излучения на цитогенетические показатели и урожай ячменя ii Радиобиология. Т. 34. Вып. 6. С. 774-778.
17.Дубинин Н.П., Кальченко В.А., Стеллецкая Н.В., Гулин В.В., Голованова Т.С. 1985. Индуцированные генные мутации в популяциях растений//Успехи современной генетики. М.: Наука. Вып. 13. 3-26.
19. Гулин В.В., Кальченко В.А., Турабеков Ш., Мусаев Д.А. 1985. Полиморфизм и мутагенез неспецифических эстераз у хлопчатника (Gossypium hirsutum L.) // Доклады АН СССР. Т. 285. № 3. С. 700-703.
20. Спирин Д.А., Карабань Р.Т., Кальченко В.А., Мальцева Л.Н. 1986. Сочетанное действие y-излучения и S02 на сеянцы сосны обыкновенной // Радиобиология.. Т. 26. №З.С. 418-421.
21. Кальченко В.А., Федоров Е.А., Дубинин Н.П. 1988. Малые дозы ионизирующих излучений и мутагенез // Доклады АН СССР. Т. 298. № 3. С. 742-745.
22. Кальченко В.А., Лоторева О.В., Спирин Д.А., Карабань Р.Т., Мальцева Л.Н., Игнатьев A.A. 1988. Эффекты сочетанного воздействия y-излучения с двуокисью серы или Ы-метил-Ы-нитро-М-нитрозогуанидином на бактерии и высшие растения // Известия АН СССР. Сер.биол. № 6. С. 908-914.
23. Кальченко В.А., Федотов И.С. 1988. Генетические эффекты в популяциях сосны обыкновенной, подвергшихся радиационному воздействию при аварии на ЧАЭС // В сб. Итоги двухлетней работы по ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС. НПО " Припять Т. 2. С. 317-322.
24. Кальченко В.А., Спирин Д.А. 1989. Генетические эффекты в популяциях сосны обыкновенной, произрастающих в условиях хронического облучения малыми дозами II Генетика. Т. 25. № 6. С. 1059-1064.
25. Гулин В.В. Кальченко В.А., СаидовХ.Ю., Цупина Л.П., Кучин Ю.С. 1989. Индуцированные у-излучением нуль-мутации в локусе Esti у Gossypium hirsutum L. // Генетика. Т. 25. № 7. С. 1256-1260.
26. Кальченко В.А., Федотов И.С., Архипов Н.П. ,1989. Генетические эффекты в популяциях сосны обыкновенной, подвергшейся радиационному воздействию при аварии на Чернобыльской АЭС // В сб. Чернобыль 88. Прогнозы измерения радиационной обстановки и дозовых нагрузок в зоне аварии. Часть II. Чернобыль. С. 74-89.
27. Кальченко В.А., Федотов И.С., Архипов Н.П. 1990. Динамика темпа мутирования в потомстве чернобыльской популяции сосны обыкновенной // В сб." Биологические и радиоэкологические аспекты последствий аварии на Чернобыльской атомной электростанции, i-я Международная конференция. М.: Наука. С. 34-38.
28. Кальченко В.А., Калабушкин Б.А., Рубанович A.B. 1991. Хроническое облучение как экологический фактор, влияющий на генетическую структуру популяций // Генетика. Т. 27. № 4. С. 676-683.
29. Кальченко В.А., Архипов Н.П., Федотов И.С. 1993. Мутагенез ферментных локусов, индуцированный в мегаспорах Pinus sylvestris L. ионизирующим излучением при аварии на Чернобыльской АЭС II Генетика. Т. 29. № 2. С. 266-273.
30. Кальченко В.А., Рубанович А.В., Федотов И.С., Архипов Н.П. 1993. Генетические эффекты, индуцированные Чернобыльской аварией в половых клетках сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) // Генетика. Т. 29. № 7. С. 1205-1212.
31. Рубанович А.В., Кальченко В.А. 1994. Нарушение сегрегации в хронически облучаемых популяциях Pinus sylvestris !_., произрастающих в зоне аварии на Чернобыльской АЭС// Генетика. Т. 30. № 1. С. 126-128.
32. Кальченко В.А., Шевченко В.А., Рубанович А.В., Федотов И.С. Спирин Д.А. 1995. Генетический эффект в популяциях Pinus sylvestris L. из Восточно-Уральского радиоактивного следа, зоны контроля аварии на Чернобыльской АЭС и района испытаний ядерных устройств на Семипалатинском полигоне // Радиационная биология. Радиоэкология. Т.35. вып. 5. С. 702-708.
33. Кальченко В.А., Рубанович А.В., Шевченко В.А. .1995. Генетические процессы в хронически облучаемых популяциях Centaurea scabiosa L., произрастающих на Восточно-Уральском радиоактивном следе II Радиационная Биология Радиоэкология. Т. 35. Вып. 5. С. 708-720.
34. Кальченко В.А., Федотов И.С., Рубанович А.В., Шевченко В.А., Архипов Н.П. 1996. Генетический мониторинг сосновых насаждений зоны контроля Чернобыльской АЭС в 1986-1994 годах II В сб. Чернобыль-96. Зеленый Мыс. С .343-346.
35. Шевченко В.А., Абрамов В.И., Кальченко В.А., Федотов И.С., Рубанович А.В. 1996. Генетические последствия для популяций растений радиоактивного загрязнения окружающей среды в связи с Чернобыльской аварией II В сб. Последствия Чернобыльской катастрофы: Здоровье среды. М.: С. 118-133.
36. Кальченко В.А. 1996. Зависимость генетических эффектов у Hordeum distichum L. от дозы р-излучения при радиоактивном загрязнении II Генетика. Т.32. № 6. С. 842-850.
37. Кальченко В.А., Рубанович А.В., Шевченко В.А. 1996. Адаптивный характер полиморфизма по локусу супероксиддисмутазы в природных хронически облучаемых популяциях Centaurea scabiosa L. II Генетика. Т. 32. №11. С. 1509-1512.
38. Шевченко В.А., Абрамов В.И., Кальченко В.А., Федотов И.С., Рубанович А.В. 1996. Генетические последствия для популяций растений радиоактивного загрязнения окружающей среды в связи с Чернобыльской аварией // Радиационная биология. Радиоэкология. Т.36, вып.4. С. 531545.
39. Shevchenko V.A., Abramov V.I., Kalchenko V.A., Fedotov I.S., Rubanovich A.V., Pomerantseva M.D., Ramaia L.K., Chekhovich A.V. 1996. The genetic impact of the Chernobyl accident on plants and animals.// International conference " Ten years after the Chernobyl catastrophe ". United notions educational, scientific and cultural organizaron (UNESCO). Minsk.. P. 153-171.
40. Shevchenko V.A., Kalchenko V.A., Abramov V.l. 1996. Effects of increased radiation exposиге on plant and natural environmenWReport.
Содержание диссертации, доктора биологических наук, Кальченко, Василий Арсентьевич
ВВЕДЕНИЕ.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.
ГЛАВА I.
1.1. Действие ионизирующих излучений на растения.
1.2. Отложение и удерживание радионуклидов на растек&х.
1.3. Проблемы малых доз и основные зависимости частоты возникновения мутаций от дозы, вида и мощности излучений.
ГЛАВА II.
2.1. Эффекты р-излучения при аэральном поступлении 90 Y на вегетирующие растения ячменя.
2.2. Формирование и распределение доз р-излучения в посевах ячменя при аэральном поступлении 90 Y на разных стадиях развития растений.
2.3. Действие р-излучения на рост, развитие, выживаемость, стерильность и урожай растений ячменя
2.4. Цитогенетические эффекты р-излучения в мейозе при аэральном звгрязнении растений ячменя 90 Y на разных стадиях развития.
2.5. Хлорофильные мутации при воздействии р-излучения на разных стадиях развития растений ячменя.
2.6. Зависимость "доза-эффект" и радиочувствительность растений ячменя к воздействию р-излучения на разных стадиях развития.
ГЛАВА III.
3.1. Генетические эффекты р-излучения при корневом пути поступлении ^Sr-^Y в растения ячменя.
3.2. Формирование и распределение доз р-излучения на посевах ячменя при корневом поступлении ^Sr-^Y.
3.3. Цитогенетические эффекты у ячменя при корневом поступлении в растения 90 Sr-^Y.
3.4. Динамика цитогенетических эффектов в хронически облучаемых посевах ячменя при корневом поступлении радионуклидов90 Sr-^Y.
3.5. Сравнительная оценка действия р- а-излучений на цитогенетические эффекты у ячменя.
ГЛАВА IV.
4.1. Генетические процессы в хронически облучаемых природных популяциях растений Centaurea scabiosa L.
4.2. Формирование и распределение доз ß-излучения в популяциях Centaurea scabiosa L, произрастающих на Восточно-Уральском радиоактивном следе.
4.3. Динамика цитогенетических эффектов в хронически облучаемых природных популяциях Centaurea scabiosa L, произрастающих на Восточно-Уральском радиоактивном следе.
4.4. Динамика хпорофильных мутаций в хронически облучаемых популяциях Centaurea scabiosa L.
4.5. Генетическая изменчивость локуса Lap, кодирующего синтез изо-ферментов лейцинаминопептидазы, в хронически облучаемых популяциях Centaurea scabiosa L.
4.6. Адаптивный полиморфизм локусов Sod, кодирующих изоферменты супероксиддисмутазы в популяциях Centaurea scabiosa L, произрастающих на Восточно-Уральском радиоактивном следе.
ГЛАВА V.
5.1. Использование Pinus sylvestris L. как природной тест-системы для оценки генетических последствий радиоактивного загрязнения среды.
5.2. Генетические эффекты в популяциях Pinus sylvestris L, произрастающих 30 лет на Восточно-Уральском радиоактивном следе.
5.3. Генетические эффекты в популяциях Pinus sylvestris L., произрастающих в зоне аварии на Чернобыльской атомной электростанции.
5.4. Генетические последствия ядерных взрывов на Семипалатинском полигоне для популяций Pinus sylvestris L, произрастающих на территории Алтайского края.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ.
Введение Диссертация по биологии, на тему "Генетические эффекты облучения популяций растений при радиоактивном загрязнении среды"
Проблема оценки влияния радиоактивного загрязнения на окружающую среду постоянно находится в центре внимания общественности. Серьезная озабоченность ученых по этому поводу стала проявляться с начала испытаний ядерного оружия и широкого использования атомной энергии в мирных целях, когда радиоактивный материал начал распространяться по всему Земному шару. Особенно остро данная проблема обозначилась после аварий на производственном объединении "Маяк" (1957), в Уиндскейле (1957), на АЭС "Три Майл Айленд" (1979) и, наконец, на Чернобыльской АЭС (1986).
В результате радиоактивного выброса на "Маяке" на Южном Урале образовался Восточно-Уральский радиоактивный след (ВУРС) длиной около 100 км, шириной 10 км и общей площадью 15 тыс. км2 (Романов, Воронов, 1990).
Оценка последствий возникновения ВУРСа на момент аварии была затруднена в связи с недостатком научных знаний о поведении радионуклидов в экружающей среде, отсутствием сведений о закономерностях формирования цоз облучения у представителей биоценозов и особенностях протекания био-погических процессов в популяциях в условиях длительного хронического воздействия ионизирующих излучений.
В связи с образованием ВУРСа среди возникших многочисленных об-цебиологических проблем особое место заняла проблема оценки отдаленных -енетических эффектов в популяциях животных, растений и микроорганизмов, обитающих на ВУРСе. Перед радиационной генетикой встала серьезнейшая шдача дать научный прогноз эколого-генетических последствий выброса на /рале 77,7x1015 Бк радиоактивных веществ в среду обитания живых организмов (Резонанс., 1991). В первую очередь необходимо было оценить мутагенный эффект радиоактивного загрязнения и изучить характер протекания гене--ических процессов в популяциях в создавшихся новых экологических условиях. Важнейшее значение приобрела оценка опасности радиации для наследст-юнности человека.
Генетические исследования на ВУРСе были начаты в Институте биофи-!ики АН СССР в 1962 году в Лаборатории радиационной генетики под руково-1ством Н.П. Дубинина, В.В. Хвостовой, М.А. Арсеньевой, Я.Л. Глембоцкого. Эти 'ченые стояли у истоков радиационной генетики в России и внесли неоценимый вклад, определив направления генетических исследований на ВУРСе, которые не потеряли актуальности и сейчас (Дубинин, 1960; Сидоров и Хвостова, 1960; Дубинин и Арсеньева, 1960; Дубинин, Хвостова и др., 1960; Глембоцкий и цр. 1962, 1969). В перечисленных работах описаны первичные эффекты радиации на наследственные структуры растений, микроорганизмов, животных и человека, даны критические квалифицированные обзоры отечественной и мировой литературы в области радиационной генетики на то время. Автор особенно благодарен своему учителю академику Н.П. Дубинину, под чьим пристальным вниманием находилась обсуждаемая работа.
Генетические исследования на ВУРСе продолжаются в Институте общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН до настоящего времени под руководством профессора В.А. Шевченко, непосредственное участие которого сыграло главную роль в развитие фундаментальных генетических исследований не только на ВУРСе, но и в зоне аварии на ЧАЭС (Шевченко, 1974, 1979, 1990, Шевченко и др. 1985, 1992, 1993, 1996). Автор благодарен профессору В.А. Шевченко за помощь и консультацию, которые он оказывает на протяжении тридца-гичетырехлетней работы в его коллективе.
В течение многих лет ученые вели работы на ВУРСе в Челябинской об-пасти, однако эти работы долго не становились достоянием науки и широкой общественности. Только в последние годы о причинах секретности оповестили ' Известия" (12 июля 1989 г.), "Правда" (12 января 1990 г.) и "Природа" (№ 5, май 1990 г.). Результаты более чем 30 летнего изучения экологических последствий аварии обобщены в 1993 году в сборнике "Экологические последствия эадиоактивного загрязнения на Южном Урале" под редакцией академика З.Е. Соколова и член-корреспондента РАН Д.А. Криволуцкого.
К моменту образования ВУРСа генетическая наука в России переживала трагический период своего развития. В то же время наиболее важные достижения радиационной генетики уже были изложены в классических трудах Ли и Кетчсайда (1еа, е! а1.,1942), Тимофеева-Ресовского (^тоТееЯ-Ревэоузку, 1934, 1935), Тимофеева-Ресовского и Циммера (^тоТееА'-Реззоузку, е* а1., 1947), Холлендера (НоПаепс1ег, 1954 ), Дубинина (1960, 1961, 1966) и др.
То, что ионизирующее излучение может индуцировать мутации, получи-по свое первое доказательство на грибах (Надсон и др., 1925), дрозофиле
Muller, 1928), ячмене (Stadler, 1928). Затем генетические эффекты ионизи-эующих излучений были выявлены у млекопитающих (Snell, 1935; Hertwig, 1935; Russell et al., 1958, Рассел, 1960).
Несмотря на большую важность экспериментов, проведенных на <лассических генетических объектах и на у-полях, они не раскрывали полной <артины поражения природных популяций при радиоактивном загрязнении об-иирных территорий.
Настоятельной задачей радиоэкологических исследований на ВУРСе чвилось всесторонее изучение судьбы радионуклидов в среде обитания попу-пяций и оценка возможных последствий созданного ими облучения растений, кивотных и человека. Решение проблемы действия ионизирующих излучений на биогеоценозы и популяции потребовало комплексных многолетних стационарных наблюдений на полигонах. Таким радиоэкологическим полигоном явился Восточно-Уральский радиоактивный след.
Вышеизложенное определило актуальность исследования генетических эффектов облучения популяций растений при радиоактивном загрязнении ;реды в результате аварий на производственном объединении "Маяк" , а затем на Чернобыльской АЭС и в районе испытаний ядерных устройсв на Семипалатинском полигоне.
Целью настоящей работы явилось оценка генетических процессов в популяциях растений при радиоактивном загрязнении среды в случае крупномасштабных аварий на атомных предприятиях. При этом решались следующие *адачи:
1. Изучить генетические эффекты и их зависимость от дозы ß-излучения i популяциях растений в контролируемых экспериментальных условиях при ээральном и корневом поступлении радионуклидов в широком диапазоне концентраций.
2. Изучить динамику мутационного процесса в хронически облучаемых 1риродных популяциях растений, обитающих на ВУРСе и в 30-км зоне аварии на Чернобыльской АЭС.
3. Изучить влияние радиоактивного загрязнения на генетическую структуру природных популяций растений.
4. Провести сравнительную оценку цитогенетических и генетических эффектов в популяциях хвойных пород, произрастающих на ВУРСе, в 30-км юне аварии на Чернобыльской атомной электростанции (ЧАЭС) и в районе юпытаний ядерных устройств на Семипалатинском полигоне.
Данные настоящего исследования являются оригинальными, так как они юлучены в реальных условиях, создавшихся в результате Кыштымской и Чер--юбыльской аварий, а также после испытаний атомного оружия на Семипалатинском полигоне.
При аэральном и корневом поступлении радионуклидов в контролируемых условиях на одном и том же виде растений по нескольким генетическим сритериям описана зависимость "доза-эффект" для ß-излучения в широком диапазоне концентраций радиоактивного загрязнения. Впервые дана оценка онтогенетической и генетической эффективности единицы дозы 3-излучения для объектов среды при радиоактивном загрязнении обширных территорий.
Впервые на протяжении более 30 лет изучена динамика мутационного процесса в одних и тех же природных хронически облучаемых популяциях растений. На примере представителя агроценоза Hordeum distichum L. (ячмень двухрядный) и природного вида Centaurea scabiosa L. (василек шероховатый) зпервые изучена динамика становления радиоадаптации растительных попу-пяций при хроническом действии ионизирующих излучений в ряду поколений. Выявлена гетерогенность природных и сортовых популяций растений по радиорезистентности.
При использовании изоферментов в качестве маркеров генов впервые проведена оценка динамики генных частот и генных мутаций в облучаемых популяциях растений. Впервые установлено, что радиоактивное загрязнение выступает как экологический фактор, изменяющий генетическую структуру при-эодных популяций. Это изменение происходит за счет отбора радиоустойчивых ■енотипов.
При анализе наследования продуктов аллелей полиморфных локусов, кодирующих изоферменты в эндоспермах гетерозиготных деревьев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L), подвергшихся острому радиационному воздействию при аварии на ЧАЭС, впервые получены количественные оценки гаметического отбора, приводящему к нарушению сегрегации аллелей в потомстве от ожидаемого 1:1. Выявлена связь между гетерозиготностью деревьев сосны обыкновенной и их способностью продуцировать жизнеспособные семена в условиях высоких доз ионизирующих излучений.
Впервые дана сравнительная оценка цитогенетических и генетических эффектов в популяциях Р. sylvestris L, обитающих на ВУРСе, в зоне отселения на ЧАЭС и в ленточных борах Алтайского края, подвергшихся радиационному воздействию при испытаниях атомного оружия на Семипалатинском полигоне.
Полученные экспериментальные данные являются оригинальными, они относятся к одним из первых результатов оценки генетических последствий крупномасштабных ядерных аварий на популяционном уровне.
Материалы исследований, полученные при обследовании посевов Н. distichum L, природных популяций С. scabiosa L. и Р. sylvestris L. на ВУРСе, послужили выработке рекомендаций по более рациональному ведению работ, связанных с ликвидацией экологических последствий радиоактивного загрязнения среды после аварии на ЧАЭС. Экспериментальные данные, полученные в ходе многолетних исследований в разных регионах, использованы местной администрацией при проведении экологических мероприятий в зонах бедствий.
Получены убедительные доказательства больших возможностей использования Р. sylvestris L. в качестве природной тест-системы при эколого-генетическом мониторинге мутагенности среды.
Выявленные в работе закономерности эволюционных преобразований, происходящих в популяциях при радиоактивном загрязнении, приемлемы и для оценки последствий загрязнения среды другими антропогенными факторами.
Результаты многолетних исследований на ВУРСе, а затем в зоне аварии на ЧАЭС, внесли вклад в развитие фундаментальных основ радиационной генетики природных популяций.
Положения, выносимые на защиту.
1. Цитогенетические и генетические критерии оценки радиационного воздействия на популяции при радиоактивном загрязнении среды чувствительнее традиционных радиобиологических критериев на 1-2 порядка величин. При радиоактивном загрязнении популяций растений зависимость цитогенетинеских и генетических эффектов от дозы ß-излучения имеет нелинейный характер и описывается уравнением с показателем степени меньше 1.
2. В случае радиоактивного загрязнения обширных территорий хроническое воздействие ионизирующих излучений на природные популяции выступа-зт как экологический фактор, изменяющий их генетическую структуру.
3. При длительном обитании популяций растений в условиях радиоак-гивного загрязнения они переходят на новый более высокий уровень радиорезистентности. При этом цитогенетическая адаптация опережает генетическую.
Работа выполнялась в Институте общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН с 1965 г. по 1996 г. на базах Опытной научно-исследовательской станции ;ОНИС) Производственного объединения "Маяк", г. Озерск и Научно-производственного объединения "Припять" г. Чернобыль. Экспериментальные /частки расположены на ВУРСе, в 30-км зоне контроля аварии на ЧАЭС и в пенточных борах Алтайского края. Основная часть результатов получена авто-эом самостоятельно. Вклад других соавторов отражен в публикациях по теме диссертации. Автор выражает глубокую благодарность всем коллегам, принявшим участие в совместных работах.
Материалы и методы исследования.
Исходным материалом для исследований были посевы ячменя двухрядного (Н. distichum L), природные популяции василька шероховатого [С. scabiosa L ), лесонасаждения и природные популяции сосны обыкновенной [Р. sylvestris L).
Объектом анализа служили популяции, отдельные растения, половые и соматические клетки, хромосомы, локусы, кодирующие синтез изоферментов. Критериями оценки эффектов ионизирующих излучений были рост и развитие эастений, стерильность, выживаемость, репродуктивная способность, количество клеток с аберрациями хромосом в мейозе и митозе, частота хлорофиль-ных мутаций и генетическая изменчивость аллозимных локусов. Основным источником ионизирующего излучения на ВУРСе был радионуклид 90Sr (Т1/2 =28,5 пет, Ер=0,61 МэВ), находящийся в равновесном состоянии со своим дочерним радионуклидом ^Y. Плотность радиоактивного загрязнения на ВУРСе вдоль оси следа монотонно убывала от 148x1012 Бк/км2 в головной части до 3,7x109
Бк/км2 у дальних границ (Романов, Воронов, 1990). Дозы, поглощенные растениями на ВУРСе, в основном определяются тремя особенностями: 1) преобладающая доля энергии излучения (75%) приходятся на р-частицы, а энергия таких частиц поглощается слоем биологической ткани толщиной несколько см; 2) основной вклад в активность выпавшей смеси внесен радионуклидами с периодом полураспада менее года и лишь через 1-1,5 года после аварии главной становится роль Э08г и 137Сэ. В связи с этим накопление доз протекает в два этапа - начальный, или "острый" и отдаленный, или хронический; 3) радиоактивный выброс и значительная часть "острого" периода облучения приходится на фазу физиологического покоя растений (Спирин и др., 1990). При оценке радиоэкологической обстановки на ВУРСе в период проведения наших экспериментов поглощенные дозы облучения, обследуемых популяций растений, оценивали методом, основанном на применении термолюминефора ЫР, которым заполняли фантомы (микродозиметры), сделанные в виде трубочек, из тканеэквивалентной лавсановой пленки. Такие микродозиметры (ТЛД) помещали в места расположения критических органов растений вегетативной и генеративной сфер (апекс, соцветие, зародыш). После определенного времени экспозиции микродозиметры снимали для измерения запасенной ими свето-суммы на специальном приборе (Пристер и др. 1979). Этот метод позволяет провести измерение доз у- р-излучений в пределах от 0,001 до 100 Гр с ошибкой от 15% до 7% соответственно (Пристер, Шейн, 1979). 30-км зона аварии на Чернобыльской АЭС с территорией около 3000 км2 загрязнена 137Сз с концентрацией более 55,5x1010 Бк/км2 и ^Бг с концентрацией свыше 11,1x1010 Бк/км2. Кроме того в этой зоне был деспергирован топливный плутоний, концентрация которого по перефирии зоны составляла 0,37x1010 Бк/км2 (Архипов, 1996). В 30км зоне сосредоточено 137Сз, 903г и плутония около 118,4x1014 Бк , а в первое
141 144л время после аварии - тугоплавких короткоживущих с среднеживущих ' Се, 957г и 95МЬ, которые в основном и создавали экспозиционную дозу в растительном покрове и в лесонасаждениях (Архипов, 1996).
Заключение Диссертация по теме "Генетика", Кальченко, Василий Арсентьевич
Выводы.
1. Проведено комплексное многолетнее исследование генетических процессов в популяциях растений, обитающих на загрязненных радионуклидами территориях в связи с Кыштымской и Чернобыльской авариями, а также ядерными взрывами на Семипалатинском полигоне. Серия специально поставленных экспериментов позволила провести оценку закономерностей формирования поглощенных растениями доз при радиоактивном загрязнении среды, установить количественную связь между концентрацией радионуклидов, поступивших на растительные популяции и величиной дозы, поглощенной критическим органом растений, решить вопросы дозовой зависимости генетических эффектов при радиоактивном загрязнении, выявить чувствительные к ионизирующим излучениям фазы развития растений и определить эффективность разных критериев оценки радиационного поражения растений. Изучены закономерности мутационного процесса в растительных популяциях в изменяющихся условиях среды.
2. При радиоактивном загрязнении растений зависимость индуцированных эффектов от дозы р-излучения описывается степенной регрессией с показателем меньше 1. Практическим порогом дозы, индуцирующей эффект, статистически достоверно превышающий спонтанный уровень, у растений ячменя будет - для летальности-7 Гр; стерильности-6 Гр; потери урожая зерна 5 Гр; роста растений-4 Гр; хлорофильных мутаций-1 Гр; аберраций хромосом 0,2 Гр; мутаций специфических локусов-0,2 Гр.
3. Генетическая эффективность 1 Гр при хроническом действии Р-излучения на ВУРСе у С. зсаЫоБа в среднем составляет 0,98*10"3 мутаций на локус, для сосны обыкновенной 5,55*10"3 мутаций на локус, в зоне аварии на ЧАЭС 1,40*10"3 мутаций на локус. Генетическая эффективность в пересчете на 1 Гр на кривой зависимости "доза-эффект" при хроническом действии Р-излучения на ВУРСе у С. зсаЫоза /. при дозе 0,4 Гр в 3,9 раза выше, чем при дозе 8,5 Гр, у сосны обыкновенной при дозе 0,2 Гр в 2,7 раза выше, чем при дозе 1,6 Гр. В зоне аварии на ЧАЭС генетическая эффективность при дозе 0,4 Гр в 16,6 раза выше, чем при дозе 36 Гр.
4. Цитогенетическая эффективность 1 Гр при остром воздействии р-излучения на предмейотические клетки ячменя равна 0,5%, на мейотические 1,2% клеток с аберрациями хромосом в мейозе. При воздействии хронического Р-излучения в процессе вегетации растений ячменя цитогенетическая эффективность 1 Гр равна 3% клеток с аберрациями хромосом в мейозе.
5. В хронически облучаемых популяциях растений на ВУРСе темп мутаций хромосом в генеративной и вегетативной сфере в динамике снижается за счет отбора и усиления эффективности работы систем репариции. Относительное снижение количества клеток с аберрациями хромосом в мейозе ячменя за 4 года составляет 67%, в проростках семян С. зсаЬюва за 20 лет 64%. Хронически облучаемые популяции растений обнаруживают повышенную цито-генетическую радиорезистентность, которая возрастает в динамике за счет микроэволюционных процессов. Количество хлорофильных мутаций и мутаций ферментных локусов в этих же популяциях сохраняется на высоких уровнях. Такое "опережение" генетической адаптации адаптацией цитогенетической -следствие мощного давления отбора на грубые хромосомные аберрации.
6. Хроническое облучение приводит к изменению генетической структуры популяций. Своеобразие генетической структуры хронически облучаемых популяций С. зсаЬюэа ¿. определяется сочетанием ряда факторов: повышенным мутационным давлением, частичной элиминацией на разных стадиях развития
166 и роста мутаций de novo и изменением вектора отбора, благоприятствующего наиболее приспособленному генотипу. В хронически облучаемых популяциях растений увеличены гетерозиготность, эффективные численности аллелей и генотипов. У Р. sylvestris L при дозах >5 Гр изменение генетической структуры происходит за счет однолокусного гаметического отбора, обуславливающего нарушение сегрегации аллелей у гетерозигот в мегагаметофитах и зародышах. Степень нарушения сегрегации возрастает с увеличением мощности дозы хронического облучения.
Заключение.
Оценены генетические эффекты и их зависимость от дозы ß-излучения в посевах растений ячменя за одну вегетацию в контролируемых условиях в широком диапазоне концентраций радионуклидов при аэральном (0,6x109 Бк/м2 -76х109Бк/м2) и корневом (0,36x108 Бк/м2-370х108 Бк/м2) поступлении. При этом мощность дозы ß-излучения находилась в диапазоне от 0,008 Гр/сут до 21,4 Гр/сут, а дозы, поглощенные критическими органами растений составляли от 0,2 Гр до 660 Гр. Минимальные дозы ионизирующих излучений, которые индуцировали у ячменя цитогенетические и генетические эффекты достоверно превышающие спонтанные уровни, были - 0,6 Гр при аэральном и 0,2 Гр при корневом поступлении радионуклидов. При этом мощность дозы была одинаковой и составляла 0,001 Гр/час.
Эффективность 1 Гр хронического ß-излучения, рассчитанная по частоте мутаций локуса Lap в популяциях С. scabiosa L, произрастающих 30 лет на ВУРСе при концентрации 90Sr-90Y в почве 0,5*106 Бк/м2; 60*106 Бк/м2 и 140*106 Бк/м2 по результатам анализа на ранних стадиях развития потомства составляет 1,90*10"3 , 3,8*10"3 и 1,50*10"3 мутаций на локус, а по результатам анализа репродуктивной части популяции 6,63*10"6 , 2,67*10"5 и 2,1*10"5 мутаций на локус на поколение. Для лесонасаждений Р. sylvestris L, произрастающих на ВУРсе на участках, содержащих в почве 90Sr-90Y в концентрации (2-3)*106Бк/м2 ; (10-13)*106Бк/м2 и (15-20)* 106 Бк/м2 эффективность 1 Гр, рассчитанная по данз ным анализа 9 аллозимных локусов в эндоспермах составляет 9,18*10 ;
-3 -3
4,11*10 и 3,37*10 мутаций на локус. В Чернобыльских лесонасаждениях Р. sylvestris L., произрастающих в зоне аварии на ЧАЭС, при плотности загрязнения леса по 147Cs от 0,2 *106 Бк/м2 до 20*106 Бк/м2 и облучаемых у-излучением, эффективность 1 Гр, рассчитанная по данным анализа 20 аллозимных локусов, находится в диапазоне 4,5*10"3 - 0,27*10"3 мутаций на локус. После хронического облучения 15 поколений D. melanogaster (у-излучение; 0,087 Гр/час; экспозиционная доза 438,48 Гр) методом электрофореза в полиакриламидном геле были определены частоты мутаций ферментных локусов (нуль-мутации и элек-трофоретические варианты). В этом опыте генетическая эффективность 1 Гр составила 1,61*10~6 мутаций на локус на поколение (Racine, 1980). Другие авторы (Schalet, Sankaranarayanan, 1976), анализируя данные нескольких источников, полученных при анализе разных локусов приводят диапазон этой оценки от 1,2*106 до 4,8*10~6 мутаций на локус на поколение. Рива и Робертсон (Riva and Robertson, 1986), при анализе частоты возникновения нуль мутаций в локу-се ADH при воздействии X лучами на Ceratitis capitata дозами от 50 до 10 Гр с мощностью 2,5 Гр/мин получили оценку равную 2,35*10"5 мутаций на локус на поколение. Как видно, эти данные совпадают с нашими, сделанные по результатам учета редких аллелей в репродуктивной части популяции.
Таким образом, сравнительный анализ литературных данных, полученных в условиях внешнего, относительно острого, воздействия большими дозами рентгеновского и у-излучения при допущении селективной нейтральности мутаций, изменяющих электрофоретическую подвижность белковой молекулы, с данными наших исследований, полученных при длительном хроническом облучении природных популяций, показывает более высокую (на 1-2 порядка) генетическую эффективности в расчете на единицу дозы относительно низких доз ß-излучений и при оценке их на ранних стадиях развития потомства.
На протяжении 30 лет изучена динамика мутационного процесса в хронически облучаемых природных популяциях василька шероховатого, обитающих на ВУРСе. За время исследований нами не обнаружено факта распространения морфологических мутаций, индуцированных повышенной радиоактивностью в природных популяциях. Такие мутации не могут распространиться потому, что они выходят за рамки гомеостаза вида, который прошел шлифовку в процессе многовековой эволюции. Для того чтобы выжить в условиях повышейного фона радиации популяциям не надо менять свой экстерьер. В этом случае нужна физиологическая перестройка, направленная на повышение радиоустойчивости особей, входящих в популяцию. Такая перестройка в хронически облучаемых популяциях происходит за счет усиления эффективности работы репарационных систем, снижающих радиационные повреждения. С другой стороны, как показали наши исследования, популяции высоко гетерогенны по радиоустойчивости. Гетерогенность обусловлена уникальностью аллелофонда каждой популяции и каждой особи, входящей в популяцию. Наличие полиморфизма радиоустойчивости в популяции дает возможность отбору осуществлять эволюцию на выживаемость радиоустойчивой части популяции в условиях повышения радиационного фона, естественно, в том случае есди уровни радиации не превышают дозы, вызывающей 100% снижения репродуктивной способности популяции, а потомство не будет нести такой генетический груз, величина которого угрожает самому существованию популяции.
Библиография Диссертация по биологии, доктора биологических наук, Кальченко, Василий Арсентьевич, Москва
1. Абрамов В.И. 1985. Влияние хронического облучения на природные популяции растений //Диссертация кандитата биол. Наук. М.: Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН, 143 с.
2. Айала Ф., Кайгер Дж. 1988. Современная генетика. М.: Мир. Т.З. С. 258-272.
3. Акоев И.Г. 1976. Некоторые итоги теоретического анализа радиационного поражения организма // Известия АН СССР, серия биол. № 1 С. 41-52.
4. Апексахин P.M. 1979. История лесной радиоэкологии, ее достижения и некоторые нерешенные задачи // Проблемы лесной радиоэкологии. Труды ИПГ. Вып. 38. С. 6-26.
5. Апексахин P.M. 1991. Экологические последствия радиоактивных загрязнений среды. Сыктывкар. Тр. Коми науч. центра УрО АН СССР. № 120. С. 3-5.
6. Апексахин P.M., Тихомиров Ф.А., Куликов Н.В. 1970. Состояние и задачи лесной радиоэкологии // Экология. № 1. С. 27-38.
7. Алиханян С.И., Жданова Н.И. 1960. Сравнительный мутагенный эффект эти-ленимина, ультрафиолетовых и рентгеновских лучей // ДАН СССР. Т. 133. № 2. С. 454-456.
8. Алтухов Ю.П. 1978. Генетический мониторинг популяций в связи с состоянием среды // XIV Междунар. генет. конгр.: Пленар. заседания. Симпозиумы: тез. докл. М.: Наука. С. 16-17.
9. Аптухов Ю.П. 1981. Генетический мониторинг популяций в связи с состоянием окружающей среды // В кн. Генетика и благосостояние человечества. Труды XIV Международного генетического конгресса. М.: Наука. С. 89.
10. Алтухов Ю.П. 1982. Биохимическая генетика популяций и эволюция // В кн.: Молекулярные механизмы генетических процессов. Молекулярная генетика, эволюция и генетическая инженерия. М.: Наука. С. 89-113.
11. Алтухов Ю.П. 1983. Генетические процессы в популяциях. М.: Наука. 279 с.
12. Алтухов Ю.П. 1989. Генетические процессы в популяциях. М.: Наука. 328 с.
13. Алтухов Ю.П., Духарев В.А., Животовский J1.A. 1983. Отбор против редких электрофоретических вариантов белка и темпы спонтанного мутационного процесса в популяциях И Генетика. Т. 19. № 2. С. 264-276.
14. Алтухов Ю.П., Крутовский К.В., Гафаров Н.И. и др. 1986. Аплозимный полиморфизм в природной популяции ели европейской (Picea abies (L.) Karst). Сообщение I. Системы полиморфизма и механизмы их генного контроля // Генетика. Т. 22. № 8. С. 2135-2151.
15. Алтухов Ю.П., Милишников А.Н., Новикова Т.А. 1977. Анализ генетической структуры партеногенетических популяций как метод выявления мутагенной активности среды // Радиоэкология животных. М.: Наука. С. 70.
16. Архипов Н.П., Кальченко В.А., Шевченко В.А., и др. 1984. Влияние тяжелых естественных радиоактивных нуклидов, вносимых в почву с меченными удобрениями и мелиорантами на цитогенетические эффекты у растений // Экология. N 5. С.38-42.
17. Ауэрбах Ш. 1978. Проблемы мутагенеза. М.: Мир. 463 с.
18. Барсуков B.C., Малиновский О.В. 1975. Математическое моделирование модификации радиационного эффекта на клетки // Информ. бюл. № 18. С. 25-26
19. Батыгин Н.Ф. , Савин В.Н., 1966. Использование ионизирующих излучений в растениеводстве. П.: Колос. 230 с.
20. Белоконь Ю.С., Политов Д.В., Белоконь М.М. и др. 1995. Генетический контроль изоферментов сосны обыкновенной (Pnus sylvestris L.) из Зауралья // Генетика. Т. 31. № 11. С. 1521-1528.
21. Бреславец Л.П. 1946 . Растения и лучи Рентгена. Изд-во АН СССР. М,-Л.180 с.
22. Бреславец Л.П., Мелешко З.Ф. 1958. Докл. АН СССР. Т. 120. С. 429.
23. Былова А.М. 1968. Онтогенез и возрастные группы василька шероховатого (Centaurea scabiosa L) // Вопросы морфогенеза цветковых растений и строения их популяций. М.: Наука. 231 с.
24. Вальштейн Э.А., Жестянников В.Д. 1963. Пострадиационное восстановление Escheríchia coli, облученных в различных условиях (в воздухе, в азоте и вприсутствии цистеамина) // Радиобиология. №3. С. 809.
25. Вольф Ш. 1964. Аберрации хромосом. В кн. Радиационная защита и восстановление. М.: Атомиздат. С. 164-181.
26. Гептнер М.А., Демидова З.А. 1936. Зависимость между дозами рентгеновских лучей и мутациями отдельных генов. // Биол. Ж. Т. 5. №3. С. 541-550.
27. Глембоцкий Я.Л., Абелева Э.А., Лапкин Ю.А. 1962. Влияние малых доз ионизирующей радиации на частоту возникновения сцепленных с полом рецессивных летальных мутаций у дрозофилы. В кн. "Радиационная генетика". Изд. АН СССР. М.: С. 300-311.
28. Глембоцкий Я.Л., Ярмоненко С.П. 1969. Генетические эффекты малых доз ионизирующих излучений в половых и соматических клетках. В кн. " Современные проблемы радиационной генетики ". Атомиздат. М.: С. 135-214.
29. Гончаренко Г.Г., Кривко В.Г., Потенко В.В. и др. 1991. Эндоспермы Picea abies как тест-система для определения темпов мутирования в районах с радиоактивным загрязнением // Докл. АН БССР. 35. № 4. С. 365-369.
30. Гончаренко Г.Г. , Силин А.Е., Падутов В.Е. 1993. Исследование генетической структуры и уровня дифференциации у Pinus syivestris L. в центральных и краевых популяциях Восточной Европы и Сибири // Генетика. Т. 29. № 12. С. 2019-2038.
31. Гулин В.В. Кальченко В.А., СаидовХ.Ю. и др. 1989. Индуцированные у-излучением нуль-мутации в локусе Esti у Gossypium hirsutum L. // Генетика. Т. 25. N 7. С. 1256-1260.
32. Гулякин И.В., Юдинцева Е.В. 1962. Радиоактивные продукты деления в почве и растениях. М.: Госатомиздат. 260 с.
33. Делоне Н.Л. 1960. Перестройки хромосом, вызванные ионизирующими из*лучениями. Ионизирующие излучения и наследственность // Итоги науки. Биол. Науки. М.: Издательство АН СССР. Т. 3. С. 104-122.
34. Делоне Н.Л. 1960. Чувствительность разных фаз митоза и мейоза к ионизирующим излучениям. Ионизирующие излучения и наследственность // Итоги науки. Биол. Науки. М.: Издательство АН СССР. Т. 3. С. 155-175.
35. Дубинин Н.П. 1960. Механизмы действия ионизирующих излучений на наследственность. Ионизирующие излучения и наследственность // Итоги науки. биол. науки. М.: Издательство АН СССР. Т. 3. С. 61-103.
36. Дубинин Н.П. 1961. Проблемы радиационной генетики. М.: Госатомиздат. 465 с.
37. Дубинин Н. П. 1966. Эволюция популяций и радиация. М.: Атомиздат. 743 с.
38. Дубинин Н. П. 1994. Некоторые проблемы современной генетики. М.: Наука. 224 с.
39. Дубинин Н.П., Алтухов Ю.П., Салменкова Е.А. и др. 1975. Анализ моно-морфных маркеров генов в популяциях как метод оценки мутагенности среды //Докл. АН. СССР. Т. 225. Вып. 3. С. 213-216.
40. Дубинин Н.П., Алтухов Ю.П., Сусков И.И., и др. 1978. Экспериментальное обоснование принципа мониторинга генных мутаций у человека // Докл.АН СССР. Т. 24. №5. С.1313.
41. Дубинин Н.П. и Арсеньева М.А. 1960. Радиационная генетика человека. Ионизирующие излучения и наследственность // Итоги науки. Биол. Науки. М.: Издательство АН СССР. Т. 3. С. 228-258.
42. Дубинин Н.П., Кальченко В.А. 1984. Мутагенез и уровни радиации в местах обитания популяций // Известия АН СССР. Сер. биол. Т.5. С. 645-655.
43. Дубинин Н.П., Кальченко В.А., Стеллецкая Н.В. и др. 1985. Индуцированные генные мутации в популяциях растений // Успехи современной генетики. М.: Наука. Вып. 13. С. 3-26.
44. Дубинин Н. П., Тарасов В. А. 1969. Некоторые проблемы радиационного мутагенеза. В сб. Успехи современной генетики. Вып. 2. С. 3-95.
45. Дубинин Н.П., Хвостова B.B. и Делоне Н.Л. 1960. Ионизирующие излучения и селекция растений. Ионизирующие излучения и наследственность // Итоги науки. Биол. Науки. М.: Издательство АН СССР. Т. 3, С. 292-323.
46. Дубинин Н.П., Хвостова В.В., Мансурова В.В. 1941. Хромосомные аберрации, летальные мутации и дозы Х-лучей //Докл. АН СССР. Т. 31. № 4.
47. Дубинин Н.П., Шевченко В.А., Алексеенок А.Я. и др. 1972. О генетических процессах в популяциях, подвергающихся хроническому воздействию ионизирующей радиации // Успехи современной генетики. М.: Наука. Т. 4. С. 170205.
48. Дубинин Н.П., Шевченко В.А., Кальченко В.А. и др. 1980. Генетические последствия действия ионизирующих излучений на популяции // В сб. Мутагенез при действии физических факторов. М.: Наука. С.3-45.
49. Дубинина Л.Г. , Курашева З.И., Волкова И.В. и др. 1990. Малые дозы ионизирующих излучений и индуцибельная система репарации // Докл. АН СССР. Т. 311, №2. С. 481-484.
50. Дэвидсон Д. 1964. Защита и восстановление при воздействии ионизирующего излучения. Механизмы, действующие в семенах и корнях растений // В кн. "Радиационная защита и восстановление". М.: Атомиздат. С. 182-220.
51. Егоров A.B., Целищев С.П. и др. 1973. Рекомендации по оценке последствий радиоактивного загрязнения сельскохозяйственных угодий, радиационного поражения животных и ведению сельского хозяйства в этих условиях. М.: Колос. 250 с.
52. Животовский Л.А. 1983. Статистические методы анализа частот генов в природных популяциях // Итоги науки и техники. Общая генетика. М.: ВИНИТИ. Т. 8. С. 1244-1250.
53. Животовский Л. А. 1984. Интеграция полигенных систем в популяциях. М.: Наука. 184 с.
54. Животовский Jl.А. 1991. Популяционная биометрия.М.: Наука. 271 с.
55. Журавская А. Н., Кершенгольц Б. М., Курилюк Т. Т. и др. 1995. Энзимологи-чеокие механизмы адаптации растений к условиям повышенного естественного радиационного фона // Радиационная биология. Радиоэкология. Т. 35. Вып. 3. С. 349-355.
56. Захаров И.А., Кривиский A.C. 1972. Радиационная генетика микроорганизмов. М.: Атомиздат.
57. Зяблицкая Е.Я., Кальченко В.А., Алексахин P.M. и др. 1984. Кинетика формирования поглощенных доз и влияние хронического ß-излучения на цитогенетические показатели и урожай ячменя // Радиобиология. Т. 34. Вып. 6. С. 774-778.
58. Ивенс X. 1966. Повреждение хромосом ионизирующими излучениями. М.: Атомиздат. 95 с.
59. Ильенко А.И., Крапивко Т.П. 1980. Различия в радиочувствительности лесных мышей в зависимости от условий обитания // Радиобиология. Т. 20, вып. 4. С. 619-622.
60. Ильенко А.И., Крапивко Т.П. 1993. Экологические последствия радиоактивного загрязнения для популяций мелких млекопитающих стронциефоров // Экологические последствия радиоактивного загрязнения на Южном Урале. М.: Наука. С. 171-180.
61. Ильина Г.В., Рыдкий С.Г., 1966. Аккумуляция стронция-90 различными сельскохозяйственные растения // Радиобиология, инфор. бюлл. АН СССР, вып. 9. С. 31.
62. Кальченко В.А. 1972. Разработка методов получения форм пшеницы и ячменя с малым накоплением 90Sr в зерне // Дис. канд. биол. наук. М.: Ин-т общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН. С. 1-115.
63. Кальченко В.А. 1996. Зависимость генетических эффектов у Hordeum distichum L. от дозы ß-излучения при радиоактивном загрязнении // Генетика. Т. 32. № 6. С. 842-850.
64. Кальченко В.А. 1997. Генетические последствия при радиоактивном загрязнении среды в природных популяциях растений // Третий съезд по радиационным исследованиям. Тез. Докл. Пущино. Т.Н. С. 105.
65. Кальченко В.А., Архипов Н.П., Федотов И.С. 1993. Мутагенез ферментных локусов, индуцированный в мегаспорах Pinus sylvestris L. ионизирующим излучением при аварии на Чернобыльской АЭС // Генетика. Т.29. № 2. С. 266273.
66. Кальченко В.А., Будашкина Е.Б., Хвостова В.В. 1971. Содержание 90Sr, Ca и стронциевых единиц в зерне гибридов пшеницы, полученных от скрещивания Triticum aestivum х Triticum dicocum // Генетика. Т. 7. №8. С. 85-89.
67. Кальченко В.А., Калабушкин Б.А., Рубанович A.B. 1991. Хроническое облучение как экологический фактор, влияющий на генетическую структуру популяций // Генетика. Т. 27. № 4. С. 676-683.
68. Кальченко В.А., Пристер Б.С., Шевченко В.А. и др. 1974. Цитогенетические эффекты при облучении растений ячменя в разные фазы онтогенеза // Тез. докл. Ill Симпозиума по радиационной генетике. Радиобиология. Информационный бюллетень. М.: Вып. 16. С. 87.
69. Кальченко В.А., Пристер Б.С., Полякова В.И. и др. 1976. Зависимость частоты аберраций хромосом и видимых мутаций от дозы ß-облучения растений ячменя // Генетика. Т. XII.№ 12.С.32-39.
70. Кальченко В.А., Рубанович A.B., Федотов И.С. и др. 1993. Генетические эффекты, индуцированные Чернобыльской аварией в половых клетках сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L) // Генетика. Т.29. № 7. С. 1205-1212.
71. Кальченко В.А., Стеллецкая Н.В., Голованова Т.С. и др. 1986. Генетические эффекты в хронически облучаемых популяциях сосны обыкновенной // Тез. докл. Секции генетические аспекты проблемы " Человек и биосфера ". Орд-женикидзе. С. 124.
72. Кальченко В.А., Шевченко В.А., Рубанович А.В. и др. 1983. Изменчивость изоферментов лейцинаминопептидазы в популяциях Centaurea scabiosa L, обитающих в разных экологических условиях // Генетика. Т. 59. N 8. С. 12441250.
73. Кальченко В.А., Федоров Е.А., Дубинин Н.П. 1988. Малые дозы ионизирующих излучений и мутагенез И Доклады АН СССР. Т. 298. № 3. С. 742-745.
74. Каплан И.С., Каплан A.A., Апексахин P.M., Хвостова В.В. 1972. Влияние хронического облучения 90Sr и внешнего у-облучения на цитогенетические изменения у сельскохозяйственных культур // Генетика. Т. 8. №8. С. 52-59.
75. Карабань Р.Т., Мишинков H.H., Спирин Д.А. и др. 1980. Поражение древесного яруса леса при остром гамма-облучении в разные фенофазы // Доклады АН СССР. Т. 252. № 3. С. 766-768.
76. Карабань Р.Т., Мишенков H.H., Пристер Б.С. и др. 1979. // Проблемы лесной радиоэкологии. Гидрометеоиздат. М.: Труды ИПГ. Вып. 38. С. 27-52
77. Кпечковский В.М., Поликарпов Г.Г., Апексахин P.M. 1971, Современные проблемы радиобиологии // Радиоэкология. М.: Атомиздат. 424 с.
78. Кпечковский В.М., Федоров Е.А., Пристер Б.С. и др. 1968. Изучение закономерностей поведения 90Sr, 131J, 137Cs, и 144Се в растениях при внекорневом пути загрязнения // Симпозиум по миграции радиоактивных элементов в наземных биогеоценозах. М.: С.25.
79. Козубов Г.М., Таскаев А.И. 1994. Радиобиологические и радиоэкологические исследования древесных растений. СПб:. Наука. 256 с.
80. Корнеева Н.В. 1970. Влияние видовых особенностей яровой пшеницы на переход стронция-90 из почвы в растения // Доклады ВАСХНИЛ. № 1. С. 5.
81. Корочкин Л.И., Серов О.Л., Пудовкин А.И. и др. 1977. Генетика изофермен-тов. М.: Наука. 275 с.
82. Крутовский К. В., Милишников А. Н., Гюмметова Р. М. И др. 1983. Частота индуцированных мутаций аллозимных локусов на разных стадиях онтогенеза Drosophila meianogaster Н Генетика. Т. 19. № 6. С. 1013-1019.
83. Куликов Н.В., Апьшиц Л.К. 1989. Повышение радиоустойчивости генетических структур растительных клеток в результате предварительного гамма-облучения семян в малых дозах// Экология. № 1. С. 3-8.
84. Куликов Н.В., Альшиц Л.К., Позолотин A.A. и др. 1971. Изменение радиочувствительности растений в результате предварительного лучевого воздействия // Радиобиология. Т. 11, вып. 4. С. 630-632.
85. Куперман Ф.И. 1977. Морфофизиология растений. М.: "Высш.школа". 288 с.
86. Ли Ч. 1978. Введение в популяционную генетику. М.: Мир. 555 с.
87. Лучник Н. В., Порядкова H.A., Царапкин Л.С. и др. 1963. Обратимость цито-генетических повреждений, вызванных радиацией. М.: Из-во АН СССР. 213 с.
88. Мансурова В.В., Сахаров В.В., Хвостова В.В. 1958. Чувствительность диплоидных и аутотетраплоидных растений к гамма-излучению // Бот. ж., Т. 43. № 7. С. 989-997.
89. Милишников А.Н. 1979. Особенности мутагенеза в партеногенетических популяциях // В сб. Генетические последствия загрязнения окружающей среды. М.: Наука. Вып. 3. С.61-66.
90. Молчанов A.A., Федоров Е.А., Апексахин P.M. и др. 1968. Некоторые закономерности распределения радиоактивных продуктов деления, оседающих в составе глобальных выпадений, в лесной растительности // Лесоведение. № 6. С. 18-23.
91. Москалев Ю. И., Булдаков Л. А., Лобчанский Э. Р. и др. 1977. Проблемы радиобиологии америция-241. М.: Атомиздат. 270 с.
92. Моран П. Статистические процессы эволюционной теории. М.: Наука. С. 74.
93. Мясник М.Н., Корогодин В.И. 1967. О корреляции жизнеспособности необ-лученных и облученных бактерий Escherichia coli, выращиваемых на разных питательных средах // Радиобиология. №7. С. 247-252.
94. Надсон Г.А., Филиппов Г.С. 1925. О влиянии рентгеновских лучей на половой процесс и образование мутантов у низших грибов (Мисогасеае) // "Вестн. рентгенол. и радиол." № 3. С. 305.
95. Одум Ю. 1986. Ионизирующее излучение // Экология. М.: Мир. Т. 1. С. 272281.
96. Орлова H.H. 1972. Естественный мутационный процесс в семенах при их хранении // Сб. "Успехи современной генетики". Вып. 4. С. 206-228
97. Оно С. 1973. Генетические механизмы прогрессивной эволюции. М.: Мир. 227 с.
98. Паушева З.П. 1970. Практикум по цитологии растений. М.: "Колос". 265 с.
99. Пирс Э. 1962. Гистохимия. М.: Мир. 520 с.
100. Платонова P.H., Сахаров В.В. 1962. Отбор на радиоустойчивость диплоидных и аутотетраплоидных форм гречихи посевной Fagopyrum esculentum // Радиобиология 2. С. 595
101. Поллок Б.М. 1978. Влияние окружающей среды после посева семян на их жизнеспособность//Жизнеспособность семян. М.: Колос. С. 147-166.
102. Пономарева Р.П, Зуев Н.Д, Кальченко В.А. Радиочувствительность фотосинтетических систем у сельскохозяйственных растений // Радиобиология. 1976. Т. 16. Вып. 5. С. 678-682.
103. Пономарева Р.П. 1979. Действие острого гамма-облучения на фотосинтетический аппарат березы и сосны // Проблемы лесной радиоэкологии. Гид-рометеоиздат. М.: Труды ИПГ. Вып. 38. С. 68-75.
104. Преображенская Е.И. 1969. Радиочувствительность рода Friticum L. В сб. "Радиационная биофизика и радиобиология растений". Труды по агрономической физике АФ НИИ. Л.: "Колос". Вып. 17. С. 139-144.
105. Преображенская Е.И. 1971. Радиоустойчивость семян растений. М.: Атом-издат. 240 с.
106. Преображенская Е.И. 1989. Эволюционные принципы изучения радиоустойчивости высших растений // 1 Всес. радиобиол. съезд., Москва, 21-27 авг. 1989: Тез. докл. Т. 4. Пущино. С. 1009-1010.
107. Преображенская Е.И. 1990. Радиоустойчивость организмов // Сообщ. 8. Голосеменные. АФ НИИ. Л.: ДЕП. ВИНИТИ. № 3972-В 90. 16 с.
108. Преображенская Е.И. 1991. Радиоустойчивость организмов. Сообщение XIII. Двудольные ( Dicotylédones ). Подкласс D. Dilleniidae. Над порядок IV. Dillenianae. Семейство Крестоцветные ( Brassicaccae ). АФ НИИ. Л.: ДЕП. ВИНИТИ. № 2705-В 91. 18 с.
109. Пристер B.C., Кальченко В.А., Рябов Г.Г. и др. 1974. Радиобиологические эффекты при облучении растений ячменя в разные фазы онтогенеза // Тез.докл. Ill Симпозиума по радиационной генетике. Радиобиология. Информационный бюллетень. М.: Вып. 16. С. 86.
110. Пристер B.C., Кальченко В.А., Полякова В.А. и др. 1979. Биологическое действие радионуклидов на растения // Известия АН СССР. Сер. биол. № 4. С. 576-585.
111. Пристер Б.С., Шевченко В.А., Кальченко В.А. 1982. Генетическое действие радионуклидов на сельскохозяйственные растения // Успехи современной генетики. М.: Наука. № 10. С. 27-69.
112. Пристер Б.С., Шейн Г.П. 1979. Метод измерения поглощенных доз в объектах внешней среды термолюминесцентными дозиметрами UF // Проблемы лесной радиоэкологии. М.: Гидрометеоиздат. Труды ИПГ. Вып. 38. С. 130135.
113. Рассел В.Л. 1960. Генетический эффект ионизирующего излучения у млекопитающих. М.: Медгиз. С. 11-55.
114. Радиация. Дозы, эффекты, риск. 1988. М.: Мир. 79 с.
115. Романов Г.Н., Воронов A.C. 1990. Кыштымская авария крупным планом. Радиационная обстановка после аварии // Природа. № 5. С. 47-75.
116. Романов Г.Н., Спирин Д.А., Смирнов Е.Г. и др. 1990. Поведение радионуклидов в естественных фитоценозах зоны воздействия Чернобыльской аварии // Биологические и радиоэкологические аспекты последствий аварии на Чернобыльской АЭС. М.: С. 27.
117. Рубанович A.B., Кальченко В.А. 1994. Нарушение сегрегации в хронически облучаемых популяциях Pinus sylvestris L, произрастающих в зоне аварии на Чернобыльской АЭС // Генетика. Т. 30. № 1. С. 126-128.
118. Рубанович А. В., Шевченко В.А. 1979. Репарация в процессе облучения и форма кривой доза-эффект.// В кн.: Успехи современной генетики. М.: Наука, вып. 8. С. 97-113.
119. Рябцев И. А. 1996. Радиоактивное загрязнение почвы: миграция радионуклидов // Ядерная энциклопедия. Под ред. Ярошинской А. А. М.: Наука. С. 297-300.
120. Серебровский A.C., Дубинин Н.П., Агол И.И. и др. 1928. Излучение мутаций рентгеновскими лучами у Drosophila melanogaster II Журн. эксперим. Биологии. А. Т. 4, вып. 3/4 . С. 154-156;
121. Сидоров Б.Н. и Хвостова В.В. 1960. Факторы, влияющие на генетический эффект ионизирующих излучений // Ионизирующие излучения и наследственность. Итоги науки. Биол. Науки. М.: Издательство АН СССР. Т. 3. С. 176227.
122. Сидоров В.П. 1994. Цитогенетический эффект в клетках хвои сосны обыкновенной при облучении в результате аварии на Чернобыльской АЭС // Ра-диац. биол. Радиоэкол. Т. 34. № 6. С. 847-851.
123. Смирнов Е. Г. 1993. Жизненные формы и радиоэкология растений. // Экологические последствия радиоактивного загрязнения на Южном Урале. М.: Наука. С. 103-119.
124. Смирнов Е.Г., Тихомиров Ф.А. 1975. Накопление 90Sr растениями травянистого яруса в березовом лесу // Экология. №5. С. 16-22
125. Смирнов Е.Г., Миланхолин П.Н. 1979. Действие острого гамма-облучения леса на травянистый ярус сосново-березового насаждения // Лесоведение. № 2. С. 24-30
126. Смирнов Е.Г., Шейн Г.П., Гуро Н.В. и др. 1983. Действие острого гамма-облучения на растительность луга // Экология. № 6. С. 34-38.
127. Сойфер В.Н. 1965. Экспериментальный мутагенез животных, растений и микроорганизмов. М.: Наука. С. 137-139.
128. Спирин Д.А., Смирнов Е.Г., Суворова Л.И. и др. 1990. Действие радиоактивного загрязнения на живую природу. Кыштымская авария крупным планом // Природа. № 5. С. 58-63.
129. Спирин Д. А., Апексахин Р. М., Карабань Р. Т. 1985. Радиационное и пострадиационное изменения в лесном биогеоценозе при остром у-облучении. Пострадиационное восстановление сосново-березового леса // Радиобиология. Т. 25. № 4. С. 560-563.
130. Спэрроу А. X., Шейрер Л. А., Вудвелл Дж. М. 1968. Радиоустойчивость сосны ( Pinus rígida ) в условиях 10-летнего хронического у-облучения 60Со // Вопросы радиоэкологии. М.: Атомиздат. С. 109-132.
131. Спэрроу А. X., Вудвелл Д. М. 1968. Чувствительность растений к хроническому у-облучению// Вопросы радиоэкологии.М.: Атомиздат. С. 57-85.
132. Суворова Л.И., Зуев Н.Д., Шевченко В.А. 1976. Цитогенетические изменения у растений пшеницы и бобов в условиях хронического (3-облучения // Информ. Бюлл. по радиобиологии. Вып. 19. С. 67.
133. Суворова Л.И., Смирнов Ё.Г., Шейн Г.П. 1990. Оценка биологических последствий радиоактивных загрязнений фитоценозов // Биологические и радиоэкологические аспекты последствий аварии на Чернобыльской АЭС. М.: С. 6.
134. Тарабрин В. П., Рябоконь С. М., Коршиков И. И. 1990. Генетические нарушения в популяциях сосны обыкновенной под влиянием некоторых полютан-тов //Докл. АН УССР. Сер. геол., хим. и биол. науки. № 10. С. 73-76.
135. Тарасов В.А. 1982. Молекулярные механизмы репарации и мутагенеза. М.: Наука. 226 с.
136. Тимофеев-Ресовский Н.В. 1962. Некоторые проблемы радиационной био-геоценологии. Доклад по опубликованным работам, представленным для защиты учен, степени д-ра биолог, наук. Свердловск. 53 с.
137. Тимофеев-Ресовский Н.В., Иванов В.И., Корогодин В.И. 1968. Применение принципа попадания в радиобиологии. М.: Атомиздат. 226 с.
138. Тихомиров Ф. А. 1972. Действие ионизирующих излучений на экологические системы. М.: Атомиздат. 176 с.
139. Тихомиров Ф.А., Санжарова Н.И., Смирнов Е.Г. 1976. Накопление 90Sr травянистыми растениями луга и леса. // Лесоведение. № 5. С. 78-84.
140. Тихомиров Ф.А., Сидоров В.П. 1990. Радиационное поражение леса в зоне ЧАЭС // Биологические и радиоэкологические аспекты последствий аварии на Чернобыльской АЭС. М.: С. 18.
141. Трувеллер К. А. , Нефедов Г. Н. 1974. Многоцелевой прибор для вертикального электрофореза в параллельных пластинах полиакриламидного геля // Биол. Науки. Т. 9 (129). С. 137-140.
142. Федотов И.С., Тихомиров Ф.А., Карабань Р.Т. и др. 1979. Действие гамма-излучения на вегетативные и репродуктивные органы сосны Pinus sylvestris // Проблемы лесной радиоэкологии. М.: Тр. ИПГ. Вып. 38. С. 53-67.
143. Царапкин Л.С. 1966. Защита и восстановление при лучевых повреждениях. М. : Наука. С. 132-150.
144. Чережанова Л.В., Алексахин P.M. 1975. О биологическом действии повышенного фона ионизирующих излучений и процессах радиоадаптации в популяциях травянистых растений // Журн. общ. биологии. Т. 36. № 2. С. 303311.
145. Чережанова Л.В., Алексахин P.M., Смирнов Е.Г. 1971. О цитогенетической адаптации растений при хроническом воздействии ионизирующей радиации // Генетика. Т. 7. № 4 . С. 30-37.
146. Шевченко В.А. 1970. О генетической адаптации популяций хлореллы к хроническому воздействию ионизирующей радиации // Генетика. Т.6. № 8. С. 64
147. Шевченко В.А. 1974. Мутационный процесс в хронически облучаемых природных популяциях // Дис. на соискание уч. степ, доктора биол. Наук.М.: ИО-ГеН РАН. 509 с.
148. Шевченко В.А. 1979. Радиационная генетика одноклеточных водорослей. М.: Наука. 236 с.
149. Шевченко В.А. 1990. Оценка генетических последствий облучения в связи с аварией на Чернобыльской АЭС // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. М.: ГКНТ-АН СССР ВИНИТИ. С. 54-68.
150. Шевченко В.А., Абрамов В.И., Печкуренков В.Л. 1993. Генетические исследования на Восточно-Уральском радиоактивном следе // В сб. Экологические последствия радиоактивного загрязнения на Южном Урале. М.: Наука. С. 258-303
151. Шевченко В.А. , Печкуренков В.Л. 1976. Генетическая эффективность облучения с низкой мощностью дозы // Радиобиология. Информ. бюл. Вып. 19. С. 33-34.
152. Шевченко В.А., Печкуренков В.Л., Абрамов В.И. 1992. Радиационная генетика природных популяций: Генетические последствия Кыштымской аварии. М.: Наука. 221 с
153. Шевченко В.А., Померанцева М.Д. 1985. Генетические последствия действия ионизирующих излучений. М.: Наука. 279 с.
154. Федотов И. С. , Тихомиров Ф. А., Карабань Р. Т. И др. 1979. Действие гамма-излучения на вегетативные и репродуктивные органы сосны (Pinus sylvestris L) И Труды ИПГ. Вып. 38. С. 53-67.
155. Фриц-Ниггли X. 1961. Радиобиология, ее основы и достижения. М.: Гос-атомиздат. С. 137-141.
156. Харуэлл М., Хатчинсон Т. 1988. Влияние ионизирующей радиации на растения и животные // Последствия ядерной войны. Воздействие на экологию и сельское хозяйство. М.: Мир. С. 252-316.
157. Хвостова В.В. 1965. Методы применения ионизирующих излучений и других мутагенных факторов в селекции растений // Радиация и селекция растений. М.: Атомиздат. С. 39-49.
158. Холлендер X., Вульф Д. А. 1983. Непараметрические методы статистики. М.: Финансы и статистика. 518 с.
159. Хотылева Л.В., Дыленок Л.А., Яцевич А.П. и др. 1993. Влияние различных уровней радиации на геном сосны обыкновенной // Навколишне середовище i здоров'я : Тези доповщей Мжнар. наук, конф., Чернюц1. С. 23-25
160. Aaron C.S. 1979. X-ray-induced mutations affecting the levelof the enzyme alcohol dehydrogenase in Drosophila melanogaster. Frequency and genetic analysis of null-enzyme mutants // Mutat. Res. V. 63. P. 127.
161. Allard R.W. and A.I. Kahler. 1971. Allozyme polimorphisms in plant populations. Stadler Symposia. № 3. P. 9-24
162. Altman P.L., Dittmer D.S. 1966. Environmental Biology. Fed. Amer. Soc. Expt. Biol. Bethesda. Maryland. 694 p.
163. Altukhov Yu.P. 1980. Environmental conditions and genetic monitoring of populations // Well-being of mankind and genetics: Proc. XIV Intern. Congr. Genet. Moscow: Mir. Vol. 1. b. 1. P. 238-256.
164. Altukhov Yu.P, Khilchevskaya R.I., Dubinin N.P. 1976. Genetic monitoring of human populations//Abstr. V Intern, congr. hum. genet. Mexico. P. 176-177.
165. Anderson J.B. et al. 1963. Effects of uranium mill wastes on biological fauna of the Animas river ( Colorado-New Mexico) // In Radioecology , New York, Reinhold Publ. Corp. Washington, D.C., Amer. Inst. Biol. Sci. 373 p.
166. Ayala F. J., Powell I. R., Tracey M.L. et al. 1972. Enzyme variability in the Drosophila willistoni group. IV. Genie variation in natural populations of Drosophila willistoni II Genetics. Vol. 70. P. 113-139.
167. Benyajati C., Place A.R., Sofer W. 1983. Formaldehyde mutagenesis in Drosophila: Molecular analysis of Adh-negative mutants // Mutat. Res. Vol. 111. № 1. P. 1-7.
168. Bottino P.I., Sparrow A.H. 1973. The influence of seasonal variation on survival and yield of lettuce irradiated with constant rate, fallout decay or buildiep and fallout decay simulation treatments // Radiat. Bot. Vol. 13. №1. P. 27-36.
169. Brooks A.L., Mc Clellen R.O. 1976. Changes in chromosome aberration frequency in Chinese hamster liver related to LET and microdose distribution.-Lealth Effects Plutonium and Radium // Salt Lake City. Utah. P. 767-778.
170. By W. Prus-Glowacki and R. Nowak-Bzowy. 1989. Demographic processes in Pinus sylvestris populations from regions under strong and weak anthropogenous pressure // Silvae Genetica. Vol. 36. № 2. P. 55-62.
171. Calkins J. 1973. The T-N-PR model of radiation response // J. Theor. Biol. Vol. 39. P. 603.
172. Conkle M. T., Hodgskiss P. D., Nunnally L. B. et al. 1982. Starch gel electrophoresis of conifer seeds: a laboratory manual. Berkeley. California: U.S. Dep. Agric. Forest Serv. 18 p.
173. Crompton N.E.A., Zolzer F., Scneider E.H. et al., 1985. Increased mutant induction by very low dose-rate y-irradiation // Naturwissenschaften. Bd. 72. № 8. S. 439-440.
174. Davies D.R., Wall E.T. 1961. Induced mutations at the V by locus of Trifolium repens. 2. Reduction below the additive base line by fractionated dosses of gamma radiation II Genetics. Vol. 46. № 7. P. 787-798.
175. Davies C.R. 1968. Effects of gamma irradiation on grawth and yield of agricultural crops. I. Spring sown wheat // Radiat. Bot. Vol. 8. № 1. P. 17-30.
176. Davies C.R. 1970. Effects of gamma irradiation on growth and yield of agricultural crops. II. Spring sewn barley and other cereals // Radiat. Bot. Vol. 10. № 1. P. 19-27.
177. Dubinin N. P., Altukhov Yu. P. 1979. Gene mutations ( de novo ) found in electrophoretic studies of blood proteins of infants with anomalous development // Proc. Nat. Acad. Sei. U.S.A. Vol. 76. № 10. P. 5226.
178. Ehling U.H., Averbeck D., Cerutti P.A. et. al. 1983. Review of the evidence for the presence or absence of thresholds in the induction of genetic effects by genotoxic chemicals // Mutat. Res. V. 123. № 3. P. 281-341.
179. Ehrenberg L., Gustafsson A., Lundquist U. 1959. The mutagenic effects of ionizing radiations and reactive ethylene derivatives in barley // Hereditas. V. 45. P. 351-368.
180. Ehrenberg L., Gustafsson A., Nybom N. 1952. Effects of ionizing radiations in barley // Arkiv for botanik. Vol. 1. № 6. P. 557-568.
181. Ehrenberg L. 1955. Factors influencing radiation induced lethality, sterility and mutations in barley // Hereditas. Vol. 41. № (1-2). P. 123-146.
182. Engel W., Schmidtke J., Vogel W., Weif U. 1973. Genetic polymorhism of lactate dehydrogenase isoenzymes in the Carp ( Lyprinus carpio ) apparently due to a null allele // Biochem Genet., V. 8. P. 281-289
183. Evans H.I. 1962. Chromosome aberrtions induced by ionizing radiations // Acad. Press. N.Y., London.
184. Feinsten R.N., Seaholm et al. 1964. Acatalasemia mice // Proc. Nat. Acad. Sei. ( U.S. ). V. 52. P. 661-662.
185. Fedorov E.A., Prister B.S., Romanov G.N. et al., 1972. In: Peaceful Uses of atomic Energy . UN. New York. IAEA. Vienna. № 11. P. 663.
186. Gaul H. 1964. Induced mutations in plant breding. Genetics Today. Proc. XI Int. Congr. Genetics. The Hague. P. 689-709
187. Geburek By Th., Scholz F., Knabe W. et al. 1987. Genetic studies by isozyme gene loci on tolerance and sensitivity in an air polluted Pinus sylvestris field trial // Silvae Genetica. V. 36. № 2. P. 49-53.
188. Gelin O. E. V. 1956. Problems relating to plant breeding by means of mutation // Agri. Hort. Genet. Vol. 14. № 3. P. 127-136.
189. Gustafsson A. 1940. The mutation system of the chlorohyllapparatus // Lunds. Univ. Arsskr. N.F. Adv.2. Vol. 2. № 36. P. 1-40.
190. Gustafsson A. 1944. The X-ray resistance of dormant seeds in some agricultural plants // Hereditas. Vol. 30. P. 165-178.
191. Harris H., Hopkinson D.A. 1978. Handbook of enzyme electrophoresis in human genetics. Amsterdam: North-Holland. 417 p.
192. Harwell M.A., 1984. Nuclear Winter: The Human and Environmental Consequences of Nuclear War. Springer-Verlag. New York . 179 p.
193. Hermelin T. 1970. Effects of acute gamma irradiation in growing barley plots // Hereditas. V. 65. №2. P. 203.
194. Hertwing P. 1935. Sterilitatserserscheinungen bei rontgenbestrahlten Mausen // Z. Indukt. Abstammungs- u. Verebunslehre. № 70. P. 517-523.
195. Hollaender A. 1954. Radiation Biology// High Energy Radiation. New York., Toronto, London. Vol. 1. 442 p.
196. Hori T., Nakai S. 1975. Chromosome aberrations induced in human lymphocytes by tritiated water at low level II J. Radiat. Res. V. 16. № 1. P. 57-66.
197. Hubley J.L., Lewontin R.G. 1966. A molecular aproach to the study of genetical heterozygosity in natural populations. I. The number of alleles of different loci in Drosophila pseudoobscura II Genetics. V. 54. №3. P. 577.
198. Ingram V.M. 1957. Gene mutations in human haemoglobin: the chemical diference between normal and sickle cell haemoglobins // Nature. V. 180. P. 326329.
199. Ingram V.M. 1963. The haemoglobins in genetics and evolution // N.Y.: Columbia Univ. Press. 166 p.
200. Krisch R. E., Zelle M. R. 1969. Biological effects of radioactive decay: the role of the transmutation effect // In: Advances in Radiation Biology. Academic Press. New Yore and London. № 3. P. 177-213.
201. Lamprecht H. 1956. Röntgen Empfindlichkeit und Genotypische Konstitution bei Pisum // Ibid. Vol. 14. № 4. P. 161-176
202. Lea D.E. , Catcheside D.G. 1942. The mechanism of the induction by radiation of chromosomes aberrations in Tradescantia // J. Genet. 44. P. 216-245.
203. Lee Y. M., Misra H. P., Ayala F. J. 1981. Superoxide dismutase in Drosophila melanogaster: Biochemical and structural charcterization of allozyme variants // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. V. 78. № 11. P. 7052-7055.
204. Luning K.G. and Frolen H. 1976. Genetic effects of 239Pu salt injections in male mice // Mutat. Res. V. 34. P. 539-542.
205. Lyon M.E., Papworth D.G., Phillips R.G. 1972. Dose-rate and mumation frequency after irradiation of mouse spermatogonia // Nature. New Biol. V. 238. № 82. P. 101-104.
206. MacKey J. 1951. Neutron and X-ray experiments in barley // Heredity. V. 37. P. 421-464.
207. McKinney C.O., Turner F.B. 1971. Genetics variation in irradiated and nonirradiiated populations of the lizards uta Stransburiana // Rad. Res. Vol. 47. P. 530.
208. Michelson A. M., McCord J. M., Fredovich I. et al. 1977. Superoxide and Superoxide Dismutases. London: Acad. Press. 213 p.
209. Mohrenweiser H. W. 1981. Frequency of enzyme deficiency variants in erythrocyten of newborn infants // Proc. Nat. Acad. Sci. US . Vol. 78. № 8. P. 5046-5050.
210. Mukai T., Cockerham C.C. 1977. Spontaneous mutation rates at enzyme loci in Drosophila melanogaster II Proc. Nat. Acad. Sci. US. Vol. 74. № 6. P. 2514-2517.
211. Muller H.J. 1928. Mutation rate in Drosophila // Genetics. № 13. P. 279-357.
212. Muller H. J. 1954. The nature of effects produced by radiation // Radiat. Biol. Vol. 1. P. 475-626.
213. Nagasawa H., Little J. B., Inkret W. C. et al., 1990. Cytogenetic effects of extremely low doses of plutonium-238 alpha-particle irradiation in CHO K-1 cells // Ibid. Vol. 244. № 3. P. 233-238.
214. Neal W.T.L. 1971. United Kiagdem consideration in agricultural defence planning. In: Survival of food crops and livestock in the event of nuclear war: Conf. 700909. Springfield. P. 641-646.
215. Neel J.V. 1974. Developments in monitoring human populations for mutation rates // Muttat. Res. V. 26. №4. P. 319-328.
216. Neel J. V. , Satoh Ch., Goriki K. et al. 1986. The rate with which spontaneous mutation alters the electrophoretic mobility of polypeptides // Proc. Nat. Acad. Sci. US. Vol. 83. P. 389-393.
217. Nelson O.E., Burr B. 1973. Biochemical genetics of higher plants // Annu. Rev. Plant Physiol. Vol. 24. P. 493-518.
218. Nilan R.A. 1956. Conference on radioactive isotopes in agriculture // USA. Atomic energ. com. P. 151-162.
219. Nilan R.A. 1964. The cytology and genetics of barley 1951-1962. Monographic Suppl. № 3. Res. Studies, Washington State University. № 31. P. 1-278.
220. Nilan R.A. 1975. In Handbook of Genetics. Vol. 2. P.93-110.
221. Nybom N., Lundquist U., Gustafsson A. et al. 1953. Biological effects of X-irradiation at low temperatures // Hereditas. Vol. 39. № 1/2. P. 445-457.
222. Nybom N., Lundqvist U. Gustafsson A., Ehrenberg L. 1952. On the injurions action of ionizing radiation in plants // Botan. Netiser. Vol. 105. P. 343-365.
223. Oberley L .W., Lindgren A. L., Baker S. A. et al. 1976. Superoxide Ion as the Cause of the Oxygen Effect // Radiat. Res. Vol. 68. № 2. P. 320-328.
224. Odum H. T., Pigeon R.F. 1970. A tropical Rain Forest. A study of irradiation and ecology at El Verge, Puerto Rico, Springfield, Va., National Technical Info. // Service. P. 1678.
225. Ohno S., Stenius C., Christian L.C. et al. 1969. De novo mutation-like events observed at the 6-pgd locus of the Japanese quail and the principle of polymorphism breeding more polymorphism // Biochem. Genet. Vol. 3. № 5. P. 417-428.
226. O' Malley D.M., Allendorf F.M., Blake G.M. 1979. Inheritance of isozyme variation and heterozygosity in Pinus ponderosa II Biochem Genet. Vol. 17. P. 233-250.
227. Ornstein L.D., Davies B.J. 1962. Disc electrophoresis, distillation products // Rochester: Industries. 268 P.
228. Peacock A. C., Bunting S. L., Queen K. G. 1965. Serum protein electrophoresis in acrylamide gel patterns from normal human subjects // Science. Vol. 147. P. 1451-1463.
229. Petkau A., Kelli K., Chelack W. S. et al. 1976. Prtective effect of superoxide dismutase on erythrocytes of X-irradiated mice // Biochem and Biophys. Res. Commun. Vol. 70. № 2. P. 452-458.
230. Platt R. B. 1965. Radiation effects on plant populations and communities: research status and potential // Health Physics. Vol. 11. № 12. P. 1601.
231. Racine R.R., Langley C H., Voelker R.A. 1980. Enzyme mutants induced by low-dose-rate y-irradiation in Drosophila: frequency and characterization // Environ- mental Vutagenesis. Vol. 2. P. 167-177.
232. Radman M. 1975. SOS-repair hypothesis: phenomenology of an inducible DNA repair with is accompanied by mutagenesis // Molecular mechanisms for repair of DNA. N.Y.: Plenum press. P. 355-367.
233. Raymond S. 1964. Acrilamide gel electrohoresis // Ann. N.Y. Acad. Sei. Vol. 121. P. 350-365.
234. Riva M. E. and Robinson A. S. 1986. Induction of alcohol dehydrogenase null mutants in the mediterranean fruit fly Ceratitis capitata II Biochem. Genet. Vol. 24. P. 765-774.
235. Rudin D. 1975. Inheritance of glutamate-oxalate-transaminases ( GOT ) from needles and endosperms of Pinus sylvestris II Hereditas. T. 80. P. 296-300.
236. Rudin D., Ekberg I. 1978. Linkage studies in Pinus sylvestris using macro-gametophyte allozyms // Silvae Genet. Vol. 27. P. 1-12.
237. Russell W.L., Russell L.B., Kelly E.M. 1958. Radiation dose rate and mutation frequency// Science . Vol. 128. № 3338. P. 1546-1550.
238. Russell W.L. 1963.The effect of radiation dose rate and fractionation an mutation in mice // Repair from genetic radiation damage. Oxford: Pergamon press. P. 205-217.
239. Rüssel L.B., W.L. Russel et al. 1976. Radiation induced mutations at the mouse haemoglobin loci // Proc. Nat. Acad. Sei. (US). Vol. 73. P. 2843-2846.
240. Russell W.L., Kelly E.M. 1982. Specific-locus mutation frequencies in mouse stem-ceell spermatogonia at very low radiation dose rates// Ibid. Vol. 79. № 2. P. 539-541.
241. Salceda V.M. 1967. Recessive in second chromosome of Drosophile melanogaster with radiation histories // Genetics. Vol. 57 № 3. P. 691.
242. Sankaranarayanan K. 1964. Genetics loade in irradiated experimental populations of Dr. melanogaster // Genetics. Vol. 50. № I. P. 131.
243. Sankaranarayanan K. 1968. Inbreeding and genetics loads in irradiated experimental population of Dr. melanogaster II Nature. № 207. P.
244. Schalet A. P., Sankaranarayanan K. 1976. Evalution and re-evaluation of genetic radiation hazards in man. I. Interspecific comparison of estimates of mutation rates. Mutat. Res. Vol. 35. P. 341-370.
245. Schulz R.K., Baldar N., 1972. Effects of beta radiation on wheat, peas and lettuce expesed by foliar contamination with water-seluble yttriym-90. Racliat. Bot. Vol. 12. №2. P. 77-85.
246. Schulz R.K., Kontz A.D. Babceek K.L., 1973. Effects of beta irradiation on grewth and yield of a bield pea crop. Radiat. Res. V. 56. № 1. P. 122-129.
247. Searle A.G., Evans E.P., Ford C.E. et al. 1968. Studies on the induction of translokation in mouse spermatogonia. 1. The effect of dose-rate // Mutat. Res. Vol. 6. № 3. P. 424-434.
248. Selander R.K., Yang S.Y. 1969. Protein polymorphism and genie heterozygosity in a wild population of the house (Mus musculus) // Genetics. Vol. 63. P. 653-667.
249. Shannon L.M. 1968. Plant isoenzymes // Annu. Rev. Physiol. Vol. 19. P. 187210
250. ShawC.R. 1969. Isozymes: Classification, frequency and significance // Intern. Rev. Cytol. Vol. 25. P. 297-301.
251. Smith E. L. 1951. Advene. Enzymal. Vol. 12. 191 p. Sparrow A.H. 1966. Research uses of the gamma-field and related radiation facilities at Brook haven National Laboratory. Radiat. Bot. V. 6. №5. P. 377-405.
252. Snell G.D. 1935. The induction by X-rays of hereditary changes in mice // Genetics. Vol. 20. P. 545-567.
253. Sparrow A.H., Puglielli L., 1969. Effects of simulated radioactive bailout decay on growth and yield of cabbage, maize, peas and radish. Bot. V.9. №2. P. 77-92.
254. Sparrow A. H., Schairer L.A., Woodwel G.M. 1965. Tolerance of Pinus rigida trees to a ten-year exposures to chronic gamma irradiation from cobalt-60. Radiation Botany . Vol. 5. № 1. P. 7-22.
255. Sparrow A. H., Woodwell G.M. 1963. Prediction of the sensitivity of plants to chronic gamma radiation. In Radioecology. New York. Reinhold Publ. Corp. Washington. D.C. Amer. Inst. Biol. Sei. P. 257.
256. Sparrow A.H. , Underbrinnk A G., Rossi H.H. 1972. Mutations induced in Tradescantia by small doses of X-rays and neutrons: Analysis of dose-response curves // Science. Vol. 176. №4037. P. 918-920.
257. Spenser W.P., Stern C. 1948. Experiments to the validity of the linear R-dose mutation frequency relation in Drosophila at low dosage II Genetics Vol. 33. № 1. P. 43-74
258. Stadler L.J. 1928. Mutations in barley induced by X-rays and radium // Sciens. Vol. 68. P. 186-187.
259. Stadler L.J. 1929. Chromosome number and mutation rate in Avena and Triticum. Proc. Nat. Acad. Sei. USA. № 15. P. 876-881.
260. Stone W., Wilson F. 1958. Genetic studies of irradiated natural populations of Drosophila. 2. 1957. tests // Proc. Nat. Acad. Sei. US. Vol. 44. P. 565-575.
261. Svirezhev Y.M., Alexandrov G.A., Arkhipov P.L. et al. 1985. Ecjlogical and Demographic Consequences of Nuclear War. Computer Centre of the USSR Academy of Sciences. Moscow. 275 p.
262. Tabori V.N., Kojima K. 1972. A study of spontaneous mutation rates at ten loci detectable by starch gel electrophoresis in Drosophila melanogaster // Genetics. Vol. 70. № 3. P. 397-403.
263. Timofeeff-Ressovsky N. W. 1934. The experimental production of mutations // Biol. Rev. Vol. 9. P. 411-457.
264. Timofeeff-Ressovsky N.W. 1935. Auslosung von Vitalitatsmutationen durch Röntgenbestrahlung bei Drosophila melanogaster II Nachr. Ges. Wiss. Gottingen. Biol. N F. №1. P. 163-180;
265. Timofeeff-Ressovsky N.W., Delbrück M. 1936. Radiation researches on visible mutations and the mutabbility of single genes in Drosophila. // Zschr. Indukt. Abstammuns and Vererbungslehre. V. 71. P. 322-334.
266. Timofeeff-Ressovsky N.W. 1937. Experimentalle Mutationsforshung in der Vererbungslehre. Leipzig u. Dresden.
267. Timofeeff-Ressovsky N.W., Zimmer K. G. 1947. Das Trifferprinzip in der Biologie. Biophysik. Leipzig.
268. Tong xu Peng, Moya A., Ayala F. 1986. Irradiation-resistance conferred by superoxide dismutase: Possible adaptive role of a natural polymorphism in Drosophila melanogaster II Proc Natl. Acad.Sci. U.S.A. Vol. 83. P. 684-687.
269. Traut H. 1981. // Drosophila Inform. Serv. № 1. P. 6.
270. Valcovic L.R. and Mailing. 1973. An approach to measuring germinal mutations in the mouse. Env. Health. Persp. Exptl. Vol. 6. P. 201-205.
271. Voelker R. A., Langley C. H., Leigh B. A. J. 1980. Enzyme null alleles in natural populations of Drosophila melanogaster. Frequences in a North Caroline population//Proc. Nat. Acad. Sci. US . Vol. 77. № 2. P. 1091-1095.
272. Wallace B. 1951. Genetic changes within populations after x-irradiation. Genetics. Vol. 36. P. 612
273. Wallace B. 1952. Studies of populations exposed to radiation // Science. Vol. 115. P. 487.
274. Wallace B. 1956. Studies on irradiation populations of Drosophile melanogaster II J. Genet.Vol. 54. P. 280.
275. Wallace B. 1958. The average effect of radiation-induced mutations on viability in Drosophila melanogaster II Evolution. Vol. 12. P. 532-556.
276. Wallace B., King J.C. 1951. Genetic Changes in Populations under Irradiation // Am. Naturalist. Vol. 85. № 832. P. 209-223.
277. Wallace B., King J.C. 1952. A genetic analysis of the adaptive values of populations. Proc. Nat. Acad. Sci. USA. Vol. 38. P. 706.
278. Whicker F., Schultz V. 1982. Radioecology: Nuclear Energy and the Environment//CRC Press Inc. Boca Raton. FL. Vol. 1 P. 212.
279. Whicker F., Schultz V. 1982. Radioecology: Nuclear Energy and the Environment // CRC Press Inc. Boca Raton. FL. Vol. 2. P. 228.
280. Woodwell G.M. 1962. Effects of ionizing radiation on terrestrial ecosystems // Science. Vol. 138. P. 572-577.
281. Woodwell G.M. 1963. Design of the Brookhaven experiment on the effects of ionizing radiation on a terrestrial ecosystem // Radiation Botani. Vol. 3. P. 125133.
282. Woodwell G. M., Sparrow A H. 1965. Effects of ionizing radiation on ecological system. // In: Woodwell G.M. (Ed.), Ecological Effects of Nuclear War, U.S. AEC Rep. BNL-917 (C-43). Brookhaven National Lab. Upton, New York. P.20-30.
-
Кальченко, Василий Арсентьевич
-
доктора биологических наук
-
Москва, 1998
-
ВАК 03.00.15
- Генетические последствия антропогенного воздействия на популяции Arabidopsis thaliana
- Эколого-генетическая характеристика звездчатки злаковой и дремы белой из зоны Восточно-Уральского радиоактивного следа
- Изучение мутационного процесса в хронически облучаемых популяциях Pinus sylvestris L. (сосна обыкновенная), произрастающих в зоне аварии на Чернобыльской атомной электростанции
- Влияние хронического облучения на генетическую структуру природных популяций Arabidopsis Thaliana (L. ) Heynh. и Centaurea Scabiosa L.
- Агроценозы в условиях радиоактивного загрязнения
