Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Изучение мутационного процесса в хронически облучаемых популяциях Pinus sylvestris L. (сосна обыкновенная), произрастающих в зоне аварии на Чернобыльской атомной электростанции

ВАК РФ 03.01.01, Радиобиология

Автореферат диссертации по теме "Изучение мутационного процесса в хронически облучаемых популяциях Pinus sylvestris L. (сосна обыкновенная), произрастающих в зоне аварии на Чернобыльской атомной электростанции"

004609079

На правах рукописи

ИГОНИНА Елена Викторовна

ИЗУЧЕНИЕ МУТАЦИОННОГО ПРОЦЕССА В ХРОНИЧЕСКИ

ОБЛУЧАЕМЫХ ПОПУЛЯЦИЯХ РШШ 5У1УЕБТЫБ Ь. (СОСНА ОБЫКНОВЕННАЯ), ПРОИЗРАСТАЮЩИХ В ЗОНЕ АВАРИИ НА ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ АТОМНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Специальность 03.01.01 - радиобиология

АВТОРЕФЕРАТ Диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук

2 3 СЕН 2010

Москва-2010

004609079

Работа выполнена в Учреждении Российской Академии Наук Институте общей генетики им. Н. И. Вавилова РАН Научные руководители:

Защита состоится «07» октября 2010 г. в 15.30 на заседании диссертационного совета Д 501.001.65 в Московском государственном университете имени М.В.Ломоносова по адресу: 119899, Москва, Ленинские горы, МГУ, Биологический факультет, кафедра биофизики, Новая ауд.

Отзывы просим направлять по адресу: 119991, г. Москва, МГУ, Биологический факультет, Веселовой Т.В.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Биологического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова

Доктор биологических наук |Кальченко В.А.

Доктор биологических наук Рубенович А.В.

Официальные оппоненты:

Доетор биологических наук Гераськин С.А. Доктор биологических наук Осипов А.Н.

Ведущая организация:

Институт биологии Коми НЦ УрО РАН.

Автореферат разослан « » сентября 2010 г.

Учёный секретарь диссертационного Совета,

доктор биологических наук Веселова Т.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность прорблемы. В настоящее время проблема последствий радиационного воздействия на природные популяции получила особую актуальность. В связи с перспективой истощения запасов углеводородов мир стоит на пороге «атомного ренессанса». Правительство РФ в 2008 г. приняло программу развития атомной энергетики, которая предусматривает строительство 26 новых энергоблоков к 2030 г. Опыт радиационных аварий, без сомнения, будет учтён при создании новых более безопасных технологий в ядерной энергетике. Однако практика показывает, что все стадии ядерного топливного цикла, начиная от переработки сырья и заканчивая утилизацией отработанного ядерного топлива, могут стать источником радиационного загрязнения окружающей среды.

Возрастание частоты мутаций под воздействием иоинизирующих излучений показано во многих экспериментах. Однако накопление и элиминация генетических нарушений у организмов, существующих в реальных экологических условиях, происходят иначе, чем при облучении в условиях in vivo. Поэтому особую практическую и теоретическую ценность имеют результаты изучения динамики мутационного процесса в природных популяциях.

Сотрудники Лаборатории Экологической генетики, начали работу по сбору материала в зоне ЧАЭС летом 1986 г. В результате их исследований в семенах первой послеаварийной репродукции был выявлен высокий уровень цитогенетических повреждений и генных мутаций (Кальченко и др., 1993; Шевченко и др., 1996). Представляемая диссертационная работа является продолжением этих исследований.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является изучение влияния ионизирующих излучений на динамику мутационного процесса в хронически облучаемых популяциях сосны.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1) Определить динамику возникновения и элиминации цитогенетических эффектов хронического облучения в популяциях сосен, получивших различную степень радиационных повреждений.

2) Провести исследование мутационного процесса у представителей облучённых популяций на молекулярно-генетическом уровне.

3) Изучить изменение радиочувствительности чернобыльских ' популяций сосны.

4) Выявить проявление отдалённых последствий радиационного воздействия в репродуктивной и вегетативной сфере облучённых растений и их потомства.

Положения, выносимые на защиту:

1. В проростках семян от облучённых сосен Ртш зу^езт Ь. сохранялся повышенный уровень хромосомных аберраций на протяжении не менее 15 лет после аварии на ЧАЭС.

2. У потомков второго поколения облучённых сосен не происходит накопления генных мутаций и цитогенетических нарушений, но наблюдаются многочисленные морфологические аномалии, спектр которых совпадает с основными типами радиоморфозов.

Научная новизна

Цитогенетические исследования были начаты сотрудниками Лаборатории экологической генетики в первый год после аварии, что позволило проследить динамику радиационных повреждений на в двух поколениях сосны обыкновенной.

Впервые изучена динамика радиобиологических и цитогенетических эффектов в семенном потомстве сосны, произрастающей в зонах сублетального, сильного, среднего и слабого радиационного повреждения в зоне аварии на ЧАЭС.

Впервые была изучена радиочувствительность проростков сосны из хронически облучаемых популяций зоны аварии на ЧАЭС.

Впервые был проведён анализ морфометрических характеристик второго поколения облучённых сосен.

Теоретическая и практическая значимость. В представленной работе выявлена высокая способность популяций сосны к восстановлению, проявляющаяся, прежде всего в уменьшении до контрольного уровня радиоиндуцированных цитогенетических и генетических нарушений. Полученные данные позволят оптимизировать затраты на ликвидацию последствий возможных радиационных аварий и инцидентов.

Апробация работы._Основные результаты исследований были

доложены на межународном симпозиуме «Хроническое радиационное воздействие: возможности биологической индикации» (Челябинск, 1999 г.), международной конференции «Радиоактивность при ядерных взрывах и авариях» (Санкт-Петербург, 2000 г.), школе-конференции «Горизонты физико-химической биологии» (Пушкино, 2000 г.), международной конференции «Проблемы радиационной генетики на рубеже веков» (Москва, 2000 г.), международной конференции «Генетические последствия чрезвычайных радиационных ситуаций» (Москва, 2002 г.), международной конференции «Биологические эффекты малых доз ионизирующей радиации и радиоактивное загрязнение среды» (Сыктывкар, 2006), 35-ом съезде общества «European Radiation Research» (Киев, 2006).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, трёх глав и выводов. Работа изложена на 110 страницах машинописного текста, включает 9 таблиц, 12 рисунков и 14 приложений. Список литературы содержит 147 источников.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.

В качестве объекта для нашего исследования сосна была выбрана по нескольким причинам. Во-первых, по радиочувствительности она близка к млекопитающим и человеку (Sparrow, Woodwell, 1963; Карабань и др., 1980). Во-вторых, от поколения макро- и микроспор до высыпания семян проходит 18-24 мес. За это время в тканях семени и зародыша происходит накопление повреждений ДНК, которые затем реализуются в виде генных мутаций, аберраций хромосом или гибели зародыша.

Сосна обыкновенная является хорошо изученным видом, ей посвящено большое число публикаций в радиобиологической литературе.

1 — Днтяткн

2 - Заполье

3 — Лелёв

4 — Нефтебаза

5 — Асфальтовый завод

6 — Железнодорожный

переезд

7 — Чпстогаловка

8 — Янов

9 — Ось западного следа

1« — Питомник

Г^]-зона летального поражения

L^H - зона

сублетального нораження — зона среднего поражения

~ 30-км зона

Рис. 1. Карта-схема изучаемых популяций сосны в 30-км Зоне ЧАЭС.

^rbipirfji

ГЫ(. Г ^

В зоне аварии на ЧАЭС сосна обыкновенная произрастает повсеместно в составе лесных сообществ, часто являясь лесообразующей породой. На сосняки в этом районе приходится 80% покрытой лесом территории (Кучма и ДР-, 1994).

Выбранные популяции представляют весь спектр радиационных воздействий на сосновые леса сосны в пределах 30-км зоны (рис. 1, табл. 1). Поглощённые дозы на 1986 г. и степень радиационного поражения сосновых лесов определены в соответствии с картой-схемой, разработанной Козубовым с соавторами (Козубов, Таскаев и др. 1991). Измерение мощности дозы в 2004 г проводили дозиметром 6150 AD4 (Германия) на высоте 1 м над уровнем почвы (табл. 1).

Четыре популяции находятся в районах посёлков Дитятки, Заполье, Лелёв, Копачи, Чистогаловка. Степень поражения сосновых насаждений — от заметной до средней, поглощённые дозы — от 0,5 до 5 Гр.

Таблица 1. Радиационная характеристика популяций сосны обыкновенной, произрастающих в зоне аварии на ЧАЭС.

Популяция Поглощённая Степень Мощность

доза, (01.06.86) Гр радиационного поражения деревьев дозы, мкЗ в/час (23.12.04)

Дитятки <0.5 Заметная 0,09

Заполье 0.5-1.0 Слабая

Лелёв 4-5 Средняя 0,9

Чистогаловка 4-5 Средняя 5,7±1,3

Железнодорожный 10-20 Сублетальная 6,3±0,7

переезд

Нефтебаза 10-20 Сублетальная 9±0,5

Асфальтовый 10-20 Сублетальная 18,3±0,8

завод

Янов 80-100 Летальная 7,5±0,5

Ось западного 80-100 Летальная 26,3±0,7

следа

С 1993 г. восстановили репродуктивную функцию деревья в зонах сублетального и летального поражения сосновых сосны. Здесь были выделены

популяции: Асфальтовый завод, Нефтебаза, Автостанция, Железнодорожный переезд. Поглощённые дозы здесь составляли 10-20 Гр. На территории бывшего Рыжего леса на расстоянии 1-2 км от ЧАЭС были найдены 3 выживших дерева, с которых в различные годы удавалось собрать семена. Здесь была выделена популяция Янов с уровнем дозы 80-100 Гр.

В 2004 г. был проведён сбор семян с деревьев 8-15 лет, выросших популяциях Дитятки, Чистогаловка, Нефтебаза, Железнодорожный переезд после аварии путём самосева. Были выделены новые популяции, состоящие из деревьев послеаварийной репродукции. Популяция Ось западного следа, расположена на расстоянии 4 км от ЧАЭС на западном следе радиоактивных выпадений, в 1986-1987 гг. сосновые насаждения на этом месте полностью погибли (поглощённые дозы — 80-100 Гр). В 2004 г. здесь была зафиксирована наибольшая мощность дозы у-излучения (табл. 1). Молодые сосны в этой популяции представлены единичными угнетёнными экземплярами.

Изучение генетических последствий во втором поколение сосен, облучённых высокими дозами в первые месяцы после аварии, проводилось в питомнике, заложенном в 1987 году в районе р. Припять на незагрязнённой территории. К осени 1998 г. здесь собран первый урожай семян (популяция Питомник).

Для изучения радиобиологических эффектов во втором поколении облучённых сосен в 2005 г. в теплице Института общей генетики были выращены и высажены в подмосковном питомнике Горки Ленинские 1200 сеянцев.

Места сбора контрольных семян расположены в окрестностях пос. Успенское Московской области, а так же в экологически чистом районе Белгородской обл.

Для оценки индукции генетических нарушений, вызванных воздействием ионизирующих излучений, использовали частоту аберраций хромосом в клетках корневой меристемы проростков семян. Оценка

мутационного процесса с помощью цитогенетического анализа даёт результаты, сопоставимые с результатами, полученными методом электрофорегического анализа изоферментов. При возрастании частоты мутаций в изоферментных локусах в 17 раз, уровень клеток с аберрациями хромосом возрастает в 7-8 раз (Кальченко и др., 1993). Цитогенетические эффекты оценивали по частоте дицентриков в клетках корневой меристемы проростков семян на стадии анафазы. Семена проращивали и фиксировали в год сбора. Стратификацию проводили в холодильнике при температуре +4°С в течение 10 суток, затем помещали в термостат для прорастания при температуре +27°С. Использовали проростки с длиной корня 7-8 мм. Именно на этом этапе роста в корне начинаются первые митозы (Васильев, 2002; Гераськин, Дикарев, 2008). Фиксацию ацетоалкоголем и окрашивание ацетокармином проводили по стандартной методике (Паушева, 1970; Пухальский и др., 2007).

Изучение мутационного процесса также проводили методом электрофоретического анализа изоферментов эндосперма семян. Эти изоферменты являются белковыми продуктами локусов Gdh, Adhl, Adh2, Skdhl, Skdh2, Got2, Goú. Мутации в соответствующих локусах приводят к изменению электрофоретической подвижности изоферментов. Эндосперм голосеменных растений или мегагаметофит является гаплоидным и происходит путём митоза из гаплоидной мегаспоры. Наличие у хвойных гаплоидной ткани эндосперма позволяет изучать процесс возникновения мутаций без контрольных скрещиваний (Кальченко, Спирин, 1989). Передача одного из двух аллелей эндосперму от гетерозиготного родителя происходит по менделевскому закону случайного распределения аллелей, вероятность передачи одного из аллелей составляет 50%. Отклонение от равновероятной передачи аллелей оценивали по показателю хи-квадрат.

Было отобрано 11 деревьев гетерозиготных по 7 перечисленным локусам (1-3 дерева с каждой популяции), изучено 942 эндосперма (60-130 для каждого дерева).

Были исследованы полиморфные белковые системы: алкогольдегидрогеназа (ADH), глютаматдегидрогеназа (GDH), шикиматдегирогеназа (SKDH), глютаматоксалоацетаттрансаминаза (GOT). Электрофоретическое разделение ферментов проводилось в 12% - 18% полиакриламидном геле (ПААГ), в буферной системе трис-ЭДТА-борат, рН 8.3 (Peackock et. al., 1965). Семена для анализа замачивали в чашках Петри на фильтровальной бумаге, ставили в холодильник (+4°С) на 12 ч. после чего чашки выставляли на свет при комнатной температуре. Для электрофореза использовали проростки с корнем длиной около 1 мм. Эндосперм гомогенизировали индивидуально в 30 мкл раствора 0.05 М Трис-HCl (рН 8.0), 20% сахарозы, затем замораживали при -20°С в течение 40 мин. Последующие этапы электрофоретического анализа изоферментов проводили согласно методическому руководству (Concle et. al., 1982).

Экспериментальное облучение проростков производили на у-установке ИОГена, мощность дозы источника у-излучения 60Со - 483 Р/мин. Облучение проводили в начальной стадии прорастания (длина проростка 1мм). Облучённые семена выдерживали при комнатной температуре и фиксировали через сутки.

Для оценки качества семенного потомства и состояния репродуктивных органов так же использовались биометрические показатели семенной продуктивности и интенсивности роста.

Статистическую обработку экспериментального материала проводили, используя методы биометрии и популяционной генетики (Калинина 1994; Рокицкий, 1961), а так же с помощью компьютерной программы Microsoft Office Excel 2003, WinSTAT 2003.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

1. Цитогенетические эффекты. Многолетний мониторинг уровня цитогенетических нарушений в популяции сосны, подвергшейся острому и хроническому облучению в результате аварии на ЧАЭС, позволил выявить ряд

закономерностей возникновения и элиминации данного типа генетических повреждений.

Рис. 2. Частота клеток с аберрациями хромосом в семенах сосны обыкновенной из популяций, произрастающих в зонах заметного, слабого и среднего поражения сосновых лесов.

Изучение частоты аберраций хромосом в семенах сосны, произрастающие в 30-км зоне ЧАЭС, урожая 1986 г. выявило высокий уровень цитогенетических нарушений (рис. 2). В корневой меристеме семян деревьев из зоны средней степени поражения (поглощенная доза 4-5 Гр) количество клеток с аберрациями хромосом в 7 раз выше, чем в проростках контрольных семян (Кальченко, Рубанович и др., 1993; Шевченко и др., 1996).

В 1993 г. в популяциях с заметной и слабой степенью поражения деревьев (0,5-1 Гр) количество цитогенетических нарушений приблизилось к контрольному уровню, а в популяциях со средней степенью поражения деревьев (4-5 Гр) частота аберраций хромосом оставались на уровне первых двух лет после аварии и превышали контрольные значения в 8 раз (рис. 2).

Через 11 лет после аварии (в 1997 г.) в популяциях с заметной и слабой степенью поражения деревьев (поглощенная доза 0,5-1 Гр) частота цитогенетических нарушений приблизилась к контролю, а в популяциях со средней степенью поражения (4-5 Гр) превышала контрольный уровень в 5 раз.

В 1998 г. в проростках семян обследуемых насаждений сосны наблюдали снижение количества клеток с аберрациями хромосом во всех популяциях. В популяциях, расположенных в зоне заметного поражения количество клеток с аберрациями хромосом снизилось до контрольных значений. В популяциях в зоне среднего поражения, уровень цитогенетических эффектов в проростках семян превосходил контрольные значения в 2 раза.

В семенах 2004 г. цитогенетические показатели в зоне среднего поражения находились на уровне контроля, а в зоне слабого поражения в популяции Заполье наблюдалось достоверное повышение контрольного уровня.

Результаты анализов цитогенетических эффектов в проростках семян деревьев сосны из зоны сублетального поражения, которые в результате облучения в 1986 г. на 5-7 лет задержали плодоношение, представлены на рис. 3. Из этих данных видно, что в 1993 г. в этих насаждениях уровни цитогенетических эффектов не превышали 3% и превосходили контрольные значения в 2-3 раза. После длительной задержки плодоношения в проростках семян деревьев сосны из этих зон (10-20 Гр) частота анафаз с аберрациями достоверно превышает контрольный уровень. Однако, количество цитогенетических нарушений здесь ниже, чем в проростках семян популяций, облучённых более низкими дозами (рис. 2, 3).

Через лет после аварии 11 (в 1997 г.) в популяциях с сублетальной степенью поражения (10-20 Гр) частота клеток с аберрациями хромосом превышала контрольный уровень в 1,5-5 раз, а в Янове (80-100 Гр) — 6,5 раз, что примерно соответствует частоте аберраций хромосом, наблюдаемой в первый год после аварии.

В проростках семян, собранных в 1998 г. эти значения снизились в двух популяциях до контрольных значений, а популяции Железнодорожный переезд превосходили контрольное значение только в 3 раза (рис. 3).

Наличие второго максимума аберраций хромосом после 1986 года можно связать с усилением перехода радионуклидов в растения в середине 90-х годов (Тихомиров, 1997; Ипатьев, 1999; Переволоцкий, 2007).

Повышенный уровень частоты аберраций хромосом в Заполье в 2001 году не позволяют нам сделать заключение о полном возвращении популяции сосны к контрольным значениям по этому показателю в отдалённый период после аварии.

J ш ш

rfl f т i Т

i I г* ■ р i

1993 1997 1998 2001

■ Контроль о Нефтебаза □ Асфальтовый завод и Железнодорожный переезд а Янов

Рис. 3. Частота клеток с аберрациями хромосом в семенах сосны из популяций, произрастающих в зонах сублетального и летального поражения сосновых лесов.

Максимум частоты аберраций в популяциях из зоны сублетального и летального поражения приходится на 1997 г. Цитогенетические эффекты в 1993 г., когда предположительно должна была произойти реализация накопленных за период радиационного поражения повреждений хромосом, оказались низкими в популяциях Асфальтовый завод и Янов.

2. Цитогенетические эффекты в семенах первого поколения облучённых сосен. В семенах растений первого послеаварийного поколения через 18 лет после аварии (2004 г.) частота клеток с аберрациями хромосом во всех популяциях не отличалась от контроля (рис. 4). Онтогенез зародышей в семенах, собранных в 2004 г. в 30-км зоне ЧАЭС, в большинстве случаев происходил в условиях повышенного радиационного фона (табл. 1). Однако, мощности доз в 30-км зоне ЧАЭС в 2004 г. (до 170-кратного превышения естественного радиационного фона) сопоставимы с теми, которые были в популяциях Заполье и Дитятки в июне 1986 г. (Кальченко и др., 1993). Достоверного увеличения частоты цитогенетических нарушений здесь не наблюдалось (рис. 1). Возможно, что современные мощности дозы не приводят к возрастанию частоты хромосомных аберраций в клетках корневой меристемы проростков (рис. 4).

■ Контроль

□ Дитятки

В Чистогаловка

□ Асфальтовый завод вЯноа

□ Питомник О Лелёв

И Нефтебаза

И Железнодорожный переезд

□ Ось западного следа

Рис. 4. Частота клеток с аберрациями хромосом в проростках семян сосны первого послеаварийного поколения урожая 2004 г.

Из наших данных можно сделать заключение об отсутствии накопления цитогенетических нарушений в соматических клетках при 18-ти летнем произрастании двух поколений растений в условиях хронического облучения.

Цитогенетические эффекты также отсутствовали и в варианте Питомник, где в условиях ЕРФ выращивали потомков растений, получивших в 1986 г. высокие дозы облучения. Тенденция к превышению контрольного уровня в этой популяции была выявлена в семенах урожая 2001 г.

3. Радиочувствительность чернобыльских популяции сосны. Чтобы оценить дозовую нагрузку, вызвавшую описанные нами цитогенетические эффекты и выявить вклад радиоадаптации в процесс снижения частоты аберраций хромосом, был поставлен опыт по острому облучению семян сосны из популяций, произрастающих в зоне ЧАЭС от у-источника (60Со).

—«— Контроль - -Заполье—»—Чистогаловка

Рис. 5. Частота клеток с аберрациями хромосом в корневой меристеме проростков семян чернобыльских популяций сосны при остром облучении.

Облучение семян контрольной популяции дозами от 600 до 2000 сГр вызывало появление клеток с множественными аберрациями при частоте анафаз с перестройками от 89 до 100%. При облучении дозой 1500 и 2000 сГр митозы были единичными, и наблюдалась фрагментация хромосом.

Для построения дозовой зависимости были выбраны дозы 50, 100, 200 и 400 сГр.

На графиках выделяются два участка с разной величиной наклона кривой (рис. 5). На отрезке от фоновых значений до 200 сГр частота хромосомных аберраций возросла до 14-17%. В диапазоне от 200 до 400 сГр — до 55-78%. Это свидетельствует о нелинейном характере зависимости частоты цитогенетических эффектов от дозы облучения.

После объединения данных методом взвешенного среднего был получена функция в 1-й степени, описывающая зависимость доза-эффект для сосны обыкновенной при мощности дозы (483 Р/мин). В результирующую функцию не вошла точка «400 сГр», где результат не был статистически достоверен.

По совокупности данных для двух хронически облучаемых популяций и одной контрольной зависимость частоты клеток с аберрациями в диапазоне доз от 0 до 200 сГр описывается линейной моделью вида:

у = 0,01 + 0,0007х, (1)

где х - доза облучения (сГр), у — доля клеток с аберрациями хромосом (от 0 до 1).

Величина удваивающей дозы при остром облучении данной мощности, определённая с помощью полученного линейного уравнения, составляет 15,8 сГр, что соответствует представлению о высокой радиочувствительности сосны. Данная величина близка к удваивающая дозе для человека, которая оценивается в 10 сГр (Дубинин, 1961).

4. Генетические эффекты во втором поколении облучённых сосен.

Нами было проведено 2500 локус-тестов подвижности изоферментов белков. В

семенах гетерозиготных деревьев урожая 2004 г. как в опытной, так и в контрольной популяциях, не было найдено ни одного случая изменения электрофоретической подвижности белков эндосперма, которые можно было бы оценивать как мутационное событие.

Электрофоретический анализ изоферментов белков в зоне аварии на ЧАЭС выявил в семенах урожая 1986 и 1987 гг. возрастание частоты мутаций изоферментных локусов с увеличением поглощённой дозы. В Дитятках этот показатель составлял 2,4-10"3, в Заполье 3,3-10"3, в Лелёве 5,1-10"3, а в Чистогаловке 9,8-10"3 мутаций на локус по сравнению с 0,6-10"3 в контроле (Кальченко, Федотов, 2001).

Электрофоретический анализ изоферментов выявил в семенах урожая 2004г нарушение равновероятного распределения аллелей по 5 из 7 полиморфных локусов. В большинстве случаев нарушения сегрегации наблюдался сдвиг равновесия в сторону медленного аллеля. В контроле отклонений от равновероятного распределения аллелей выявлено не было (табл. 2). В популяциях Заполье, Лелёв, Припять, Чистогаловка в семенах урожая 1986-1988гг нарушения сегрегации встречались в среднем у 50% обследованных гетерозиготных генотипов. В контроле и дитятках случаев нарушения сегрегации не обнаружено. (Рубанович, Кальченко, 1994; Кальченко, Федотов, 2001).

В фоновых условиях в распределении локусов примерно у 5-10% гетерозиготных деревьев, наблюдается отклонение от равновероятного распределения аллелей (Белоконь и др., 1995; Буогпук, 2001).

Среднее значение хи-квадрат на локус в семенах сбора 2004 г. составило 3,47 в чернобыльской популяции и 0,82 в контроле (табл. 2). В этой же популяции в семенах урожая 1986-1988 гг. среднее значение хи-вкадрат было максимальным среди всех аналогичных исследований - 9,56 (0,54 в контроле) (Рубанович, Кальченко, 1994).

Таблица 2. Распределение аллелей изоферментов в эндосперме семян

гетерозиготных деревьев сосны, произрастающих в 30-км зоне ЧАЭС.

Локус Популяция Число Аллельная Наблюдаемое х2

комбинаци я распределение

деревьев семян

Контроль 1 67 112/100 29:38 1,21

Нефтебаза 2 102 112/100 51:51 0

Железнодоро- 1 121 112/100 63:58 0,21

жный переезд

Ас1к2 Нефтебаза 2 142 120/100 33:109 40,68*

Чистогаловка 1 50 120/100 29:21 1,28

Янов 2 118 100/27 54:46 0,85

Сс1И Питомник 1 70 121/100 44:26 4,63*

Нефтебаза 2 260 121/100 118:142 2,22

Железнодоро- 1 116 121/100 54:62 0,55

жный переезд Чистогаловка 2 149 121 / 100 71:78 0,33

Янов 2 135 121 / 100 61:74 1,25

Ось западного 1 61 121 / 100 33:28 0,41

следа

во12 Контроль 1 63 122/100 31:32 0,02

Питомник 1 37 122/100 11:26 6,08*

Нефтебаза 1 55 128/122 20:35 4,09*

Чистогаловка 2 144 122/100 74:70 0,11

Янов 1 66 122/100 37:29 0,97

вов Контроль 1 58 350/100 33:25 1,10

Нефтебаза 1 50 350/ 100 29:21 1,28

Чистогаловка 2 135 350/100 70:65 0,19

Янов 3 189 350/ 100 87:102 1,19

Ось западного 1 61 350/100 32:29 0,15

следа

БЫМ Чистогаловка 1 74 107/100 35:39 0,22

Янов 1 41 112 /107 13:28 5,49*

Ось западного 1 61 107/100 35:26 1,33

следа

8ЫИ2 Контроль 1 38 115/106 16:22 0,95

Янов 1 38 115/106 8:30 12,74*

Янов 1 49 106/100 35:14 9,00*

*-достоверное отклонение сегрегации от 1:1 по критерию хи-квадрат

(р<0,05).

Выявленная в семенах второго поколения облучённых сосен тенденция к возрастанию нарушений равновероятного наследования аллелей связана с радиационным воздействием в результате аварии.

5. Влияние хронического облучения иа семенную продуктивность и генеративные органы сосны обыкновенной.

Репродуктивные характеристики являются важными показателем жизнеспособности растений, влияющими на стабильность численности и структуру популяции.

Таблица 3. Количество выполненных семян в шишке в популяциях сосны, произрастающих в 30-км зоне ЧАЭС.

1997 1998 2001 2004

Контроль 24,86±8,09 18,92±10,00 12,48±2,93 23,7±4,98

Питомник 16,49±2,67 19,27±8,37 15,50±3,26 14,68±3,85*

Дитятки 10,72±5,25 5,53±13,82 12,35±6,65

Заполье 15,90±7,63 10,47±6,96 7,97±3,96

Лелёв 14,19±49,00 14,48±7,45 14,44±3,44*

Чистогаловка 12,09±8,84 8,89±2,77 12,86±3,38 23,78±6,01

Железнодорожный переезд 10,28±14,10 5,1 ±5,81 15,95±3,20

Асфальтовый завод 8,87±4,25 8,03±20,91 10,94±3,6 6*

Нефтебаза 15,46±8,07 9,72±5,57 12,68±6,23 10,15±7,95*

Янов 3,21±38,21 8,43 20,22±6,55

Ось западного следа 7,87±6,44*

*отличия от контроля достоверны, р<0,05.

Количество выполненных семян в шишке можно назвать основной репродуктивной характеристикой, так как он в совокупности с числом шишек, отражает репродуктивную способность дерева. Количество выполненных семян зависит от длины шишки, количества неразвитых и невыполненных семян.

Число выполненных семян в чернобыльских популяциях в 1997 г. было ниже уровня контроля в 1,5-8 раз. В последующие годы этот показатель семенной продуктивности в некоторых популяциях снижался в 1,5-3 раза по сравнению с контролем (табл. 3).

Значимая корреляция между количеством выполненных семян в шишке и поглощённой дозой наблюдалась в 1997 (г=-0,67) и 1998 (г=-0,77) годах.

В семенах урожая 2004 г. отличия от контроля достоверны в популяциях Питомник, Лелёв, Асфальтовый завод, Нефтебаза и Ось западного следа. Высокая изменчивость этого показателя в контроле не позволяет сделать вывод о снижении семенной продуктивности вследствие облучения.

5. Биометрические показатели вегетативной сферы. Выживаемость проростков из хронически облучаемых популяций в условиях закрытого грунта незначительно снизилась. В первый вегетационный период наибольший процент погибших растений наблюдался в контроле. К лету 2008 г. доля выживших растений в большинстве чернобыльских вариантов превышала контрольный показатель. В варианте «Питомник» различия с контролем достоверны (р<0,05).

Высота сеянцев на четвёртый год вегетации в открытом грунте достоверно не превышала контрольный уровень. Наблюдалась небольшая тенденция к возрастанию высоты с увеличением радиационного воздействия на растения первого поколения. В варианте «Янов» средняя длина стебля превышала контрольный уровень на 33%.

В результате двух лет наблюдения за сеянцами облучённых сосен, было выявлено увеличение частоты встречаемости растений с аномалиями развития хвои и побегов (рис 6). Учитывалась частота изменённых форм, происхождение которых связано с гибелью апикальной меристемы: нарушение апикального доминирования, второй прирост, 1-3 хвоинки в пучке. Механизм формирования трёххвойных пучков связан с гибелью верхушечной почки. Замещающие побеги, образовавшиеся из спящих почек в год повреждения, с

18

высокой частотой (до 90%) образуют брахиобласты с 3-мя хвоинками. Это вызвано изменением скорости пролиферации меристем, так как заложение зачатков хвои смещается на период наиболее интенсивного роста побегов (Чепик, 1982).

I |

1 Рис. 6. Частота морфологических аномалий у растений второго

( поколения сосен, облучённых в результате аварии на ЧАЭС.

' В 2006 г. частота сеянцев с нарушениями апикального доминирования у

] потомков облучённых растений достигала 2%. В контроле такие изменения не 1 найдены. В 2007 г. аномалии развития, связанные с повреждением апикальной меристемы в контроле отсутствовали, а у потомков облучаемых популяций их частота не превышала 5%. Летом 2008 г. наблюдалось резкое возрастание 1 частоты аномалий роста и строения побегов. Достоверное превышение I контрольного уровня было отмечено в популяциях Дитятки, Лелёв и Янов (р<0,05). В популяции Янов частота таких аномалий составила 47%. | Зависимости частоты морфологических аномалий от МЭД не выявлено (рис.

¡6).

I

Частота побегов с 1-Змя хвоинками у потомков первого поколения облучённых сосен, выросших на территории питомнике в г. Припять во второй год вегетации в 1988г. возрастала с 0,01% в зоне слабого поражения до 0,1%. Аномальный морфогенез сеянцев сосны в питомнике г. Припять наблюдался только во второй вегетационный период (Шевченко и др., 1996). Нашим растениям летом 2008 года исполнилось три года, но частота морфологических аномалий была очень высокой.

Возрастание частоты морфологических аномалий у сосны в зоне ЧАЭС наблюдалось в течение всего послеаварийного периода, как среди облучённых растений, так и у их потомков (Козубов, Таскаев, 1994; 2002). Бифуркации и фасциации стебля в настоящее время встречаются у 43-100% деревьев на территории Рыжего Леса, у 22% в окрестностях посёлков Копачи и Янов и у 6% в контрольных лесных массивах. Мощность дозы, вызывающая стопроцентную частоту морфологических аномалий побегов сосны, составляет 7 Гр/год (Йощенко, Бондарь, 2009).

Наши данные не позволяют установить прямую зависимость выживаемости, ростовых показателей и частоты морфологических аномалий от степени радиационного поражения родительских растений и мощности экспозиционной дозы. Однако можно сделать вывод, что частота морфозов у потомков облучённой популяции, возрастает на порядок, достигая значительной величины (47%). Этот эффект является отдалённым последствием облучения, проявляющемся во втором поколении облучённых растений. Поэтому нельзя говорить о полном восстановлении популяции от последствий радиационного воздействия. Если в 30-км зоне ЧАЭС возрастание частоты морфологических аномалий может быть вызвано повышенным радиационным фоном на месте произрастания деревьев, то в нашем случае имеет место трансгенерационная передача радиационных повреждений, так как растения выращены на незагрязнённой территории.

В целом результаты настоящей работы свидетельствуют о том, что облучаемые популяции сосны проходят все стадии генетических изменений,

предсказанных на основании лабораторных экспериментов (Walles, 1956; Шевченко и др., 1976, 1985, 1992). Это возникновение мутаций, их элиминация, и переход популяции на более высокий уровень радиоустойчивости. Однако мутационный процесс в популяциях сосны обыкновенной имеет существенные особенности. Во-первых, снижение частоты хромосомных мутаций, наблюдавшийся в 1990 г. не был окончательным. Главными факторами возникновения второй волны мутаций 1993г. стали процессы распределения радионуклидов между почвенными горизонтами и видоспецифические особенности корневой системы сосны. Во-вторых, стоит отметить тенденцию к снижению цитогенетических эффектов в популяциях с высокими уровнями радиационного воздействия. Среди потомства чернобыльских популяцияй Pinus sylvestris L. не было найдено хлорофильных либо конститутивных мутантов. При этом, определённая в данной работе радиочувствительность сосны, является одной из самых высоких среди всех растений.

Выводы

1. Многолетний (1986-2004гг.) цитогенетический мониторинг популяций сосны обыкновенной, произрастающих в зоне аварии на ЧАЭС выявил два периода с высокой частотой возникновения мутаций (1986 и 1993-1997гг). После этих максимумов наблюдалось снижение количества цитогенетических нарушений до контрольного уровня. Очищение популяций от индуцированных мутаций происходило дважды: в 1990 и 2004 годах.

2. Анализ частоты генных мутаций в эндоспермах семян 2004 г. не выявил возрастания интенсивности мутационного процесса в изоферментных локусах Gdh, Adhl, Adh2, Skdhl, Skdh2, Got2, Got3. В то же время, в семенах деревьев из облучённых популяций наблюдаются случаи значимого отклонения от равновероятного распределения аллелей, что может быть проявлением отбора в хронически облучаемых популяциях.

3. Дополнительное острое у-облучение семян сосны обыкновенной выявило возрастание радиоустойчивости растений из хронически облучаемых популяций на 20% по сравнению с контролем. Величина удваивающей дозы для сосны обыкновенной, определённая в результате этого эксперимента, оказалась очень низкой — 15,8 сГр, что очень близко к радиочувствительности млекопитающих и человека.

4. В период с 1997 по 2004 гг. количество жизнеспособных семян в некоторых чернобыльских популяциях сосны было снижено в 1,5-8 раз. Однако высокая изменчивость этого показателя, как в контроле, так и в облучаемых популяциях, не позволяет сделать вывод об устойчивом снижении семенной продуктивности вследствие облучения.

5. Морфологический анализ второго поколения облучённых сосен выявил повышение частоты морфозов, связанных с нарушением апикального доминирования, в 5-10 раз по сравнению с контролем. Существенных изменений выживаемости и скорости роста у потомков облученных сосен не выявлено. Высокую частоту морфологических аномалий во втором поколении можно считать главным отдалённым последствием воздействия ионизирующих излучений на популяции сосны в результате аварии на ЧАЭС.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Кальченко В. А., Федотов И. С., Игонина Е. В., Рубанович А. В., Шевченко В. А. Радиационно-генетический мониторинг популяций Pinus sylvestris L. зоны отчуждения Чернобыльской АЭС // Радиационная биология. Радиоэкология. Т. 40, №5, 2000. С 607-615.

2. Kalchenko V. A., Fedotov I. S., Rubanovich А. V., Igonina Е. V., Shevchenko V. A. Restoration of Pine Plantation After Exposure to Radiation in the Zone of the Accident at the Chernobyl Nuclear Power Plant. Междунар. конф. «Генетические последствия чрезвычайных радиационных ситуаций». Тез.

Докл. M.: Издательство Российского университета Дружбы народов. 2002. С. 277-283.

3. Shevchenko V. A., Kalchenko V. A., Abratnov V. I., Rubanovich А. V., Kostina L. N., Fedotov I. S., Igonina E. V., Kusnetsova G. I. Cytogenetic Effects in Plant Populationn From the East Ural Radioactive Track. Труды междунар. конф. «Генетические последствия чрезвычайных радиационных ситуаций». Тез. Докл. М.: Издательство Российского университета Дружбы народов. 2002. С. 283-289.

4. Кальченко В. А., Абрамов В. И., Рубанович А. В., Костина Л. Н., Федотов И. С., Игонина Е. В., Кузнецова Г. И., В. А. Шевченко. Цитогенетические эффекты в популяциях растений, произрастающих на Восточно-Уральском радиационном следе // Радиационная биология. Радиоэкология. 2002. Т. 42. №6. С. 745-749.

5. Федотов И. С., Кальченко В. А., Рубанович А. В., Игонина Е. В., Шевченко В. А. Восстановление после воздействия ионизирующих излучений сосновых насаждений в зоне аварии на Чернобыльской АЭС // Радиационная биология. Радиоэкология. 2002. Т. 42. №6. С. 740-744.

6. И. С. Федотов, В. А. Кальченко Е. В. Игонина, А. В. Рубанович. Радиационно-генетические последствия облучения популяции сосны обыкновенной в зоне аварии на Чернобыльской АЭС. // Радиационная биология. Радиоэкология. Т. 46., №3,2006. С. 268-278.

7. P. Dubrovina, Е. Igonina, I. Fedotov. Remote Radiobiologie and Cytogenetic Effects in the Population of Pinus Sylvestrys L. from the Zone of Cernobyl NPP Accident. In abst.: European Radiation Research. 2006. Kyiv: «Чорнобилынтершформ». 2006. P. 188.

8. E. Igonina. Genetic Consequences of Radiation Exposure for the Pine {Pinus sylvestris L.) Population. Radioprotection 2008, Vol. 43, № 5. P 216.

9. Офицеров M. В., Игонина Е. В. Генетические последствия радиационного воздействия на популяцию сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) II Генетика. 2009. Т. 45. №2. С. 209-214.

Подписано в печать 27.08.2010 Формат 60x88 1/16. Объем 1.0 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № 1014 Отпечатано в ООО «Соцветие красок» 119991 г.Москва, Ленинские горы, д.1 Главное здание МГУ, к. А-102

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Игонина, Елена Викторовна

ВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1 Радиационное загрязнение природных популяций растений.

1.2 Влияние ионизирующих излучений на растения.

1.2.1 Влияние ионизирующих излучений на вегетативные органы растений.

1.2.2 Влияние ионизирующих излучений на репродуктивные функции и органы растений.

1.2.3 Генетические последствия хронического облучения популяций.

1.2.4 Изменение радиочувствительности раститений при хроническом воздействии ионизирующих излучений.

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.

2.1 Характеристика объекта исследования.

2.2 Характеристика изучаемых чернобыльских популяций сосен.

2.3 Метод белкового электрофореза.

2.4 Метод анализа аберраций хромосом в анафазе митоза.

2.5 Биометрические методы.

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.

3.1 Цитогенетические эффекты. 51 3.2.1. Цитогенетические эффекты у сосны обыкновенной, облучённой в результате аварии.

3.2.2 Цитогенетические эффекты в семенах первого поколения.

3.2 Генетические эффекты во втором поколении чернобыльских популяций сосны. 58 3.3. Изменение радиочувствительности популяций сосны. 61 3.4 Влияние хронического облучения на семенную продуктивность и генеративные органы сосны обыкновенной. 65 3.4 Биометрические показатели вегетативной сферы. 76 ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Изучение мутационного процесса в хронически облучаемых популяциях Pinus sylvestris L. (сосна обыкновенная), произрастающих в зоне аварии на Чернобыльской атомной электростанции"

Со времени аварии на ЧАЭС прошло уже 24 года, а в научном мире до сих пор не сложилось единого представления о последствиях этой аварии для флоры, фауны и человека. В настоящее время проблема последствий радиационного воздействия на население и природные популяции получила особую актуальность. В связи с перспективой истощения запасов углеводородов весь мир вступает в эпоху «атомного ренессанса». Правительство РФ в 2008 г. приняло программу развития атомной энергетики, которая предусматривает строительство 26 новых энергоблоков к 2030 г. Опыт радиационных аварий, без сомнения, будет учтён при создании новых более безопасных технологий в ядерной энергетике. Однако практика показывает, что все стадии ядерного топливного цикла, начиная от переработки сырья и заканчивая утилизацией отработанного ядерного топлива, могут стать источником радиационного загрязнения окружающей среды. История радиационных аварий показала востребованность знаний, накопленных радиационной биологией и радиационной генетикой.

Взаймодействие ионизирующих излучений с живыми организмами является сложным, многоуровневым процессом, к изучению которого человечество приступило относительно недавно, после открытия радиоактивности В. Рентгеном в 1896 г., т. е. немногим более 100 лет назад. Тогда была отмечена способность радиации проникать сквозь живые ткани. Позже возникло представление о повреждающем действии ионизирующей радиации на организм человека и животных.

Открытие в 1925 г. Г.А. Надсоном и Г.С. Филипповым радиационного мутагенеза привело к созданию новых методик изучения наследственности и дало новый импульс развитию генетики. В 1957 г. В. И. Корогодиным был открыт процесс восстановления радиационных повреждений — репарация разрывов • ДНК. Способность клеток к восстановлению и влияние модифицирующих факторов показали, что радиационное поражение — сложный, развивающийся во времени процесс, опосредованный внутриклеточным метаболизмом.

Достижения радиобиологии и радиационной генетики оказались особенно востребованными в связи с проведением испытаний ядерного оружия в атмосфере и возникновение угрозы атомной войны. В результате наземных испытаний ядреных взрывов возникли многочисленные очаги локального и регионального радиационного загрязнения. Интерес исследователей привлекли популяционный и эволюционный аспекты влияния радиации на живое. Изучение популяций растений и животных, обитающих в районах с повышенным радиационным фоном в 50-е - 60-е годы выявило наличие в них радиоиндуцированной генетической изменчивости, радиационной депрессии, радиостимуляции. Был описан процесс возникновения, накопления и элиминации радиоиндуцированных мутаций (Stone et al., 1958; Mewissen et al., 1959; Osburn, 1961; Mericle L., Mericle R., 1965). Последствия радиационного воздействия изучались в экспериментах по искусственному облучению популяций (Wallace, 1951, 1952; Wallece, King, 1951; Winger et. al., 1961; Sparrow et. al. 1965, Шевченко и др., 1970).

После прекращения испытаний ядерного оружия в атмосфере первостепенное значение приобрели «мирные» источники радиационного загрязнения окружающей среды, связанные с использованием радионуклидов предприятиями ядерной промышленности и энергетики и в других отраслях хозяйства. Изучение последствий облучения природных популяций на территории Восточно-Уральского радиоактивного следа были начаты сотрудниками лаборатории радиационной генетики института Биофизики АН СССР под руководством Н.П. Дубинина в 1962 г.

Авария на Чернобыльской атомной электростанции является самой значительной по масштабам радиационного загрязнения и ущербу, причинённому окружающей среде и здоровью людей. В 2007 г. в зоне радиоактивного загрязнения входило 4343 населенных пункта 14 субъектов

Российской Федерации, в которых проживало более 1,5 миллиона человек. В связи со снижением мощности дозы, к 2056 г. число населенных пунктов с дозой более 1мЗв/год останется 93 (ныне 428) (по материалам Официального сайта Роспотребнадзора). В то же время, последствия длительного проживания на загрязнённых территориях в условиях облучения малыми и сверхмалыми дозами до сих пор оцениваются неоднозначно (Яблоков и др., 2007; Chernobyl's Legacy,, 2006).

На примерах растительных сообществ, обитающих в зонах радиоактивного загрязнения, сотрудниками лаборатории радиационной генетики было описано явление радиоадаптации (Шевченко и др., 1970; Дубинин и др., 1972; Чережанова и др., 1971, 1975; Кальченко и др., 1976). На целом ряде объектов была показана относительно более высокая генетическая эффективность излучений с низкой мощностью дозы в пересчёте на единицу дозы (Шевченко и др., 1978; Шевченко, Померанцева, 1985). В экспериментах по хроническому облучению большого числа поколений одноклеточной водоросли хлореллы и высших растений была разработана математическая модель накопления и элиминации мутаций в облучаемых природных популяциях (Шевченко и др., 1976, 1985, 1992). Было обнаружено возрастание частоты эмбриональных леталей в хронически облучаемых популяциях Arabidopsis thaliana Heynh. (L.) (Абрамов и др., 1992).

В работах, проведенных на популяциях Ceantaurea scabiosa L. и Pinns sylvestris L. показано существование отбора в пользу определённых аллелей изоферментных локусов в условиях хронического воздействия ионизирующих излучений (Кальченко и др., 1989; Кальченко и др., 1993а, 1995; Рубанович, Кальченко, 1994; Шевченко и др., 1996). В популяциях P. sylvestris L., обитающих на ВУРСе, в зоне аварии на ЧАЭС и в окрестностях Семипалатинского полигона, была оценена частота мутаций изоферментных локусов для различных поглощённых доз (Кальченко и др. 1989, 1993, 1995; Шевченко и др., 1996).

Наиболее удобным объектом для изучения последствий Чернобыльской аварии стала сосна обыкновенная, которая является хорошо изученным радиобиологическим объектом. Её отличает высокая радиочувствительность, которая была показана во многих экспериментах. Она образует большое количество семян и произрастает практически повсеместно, в том числе и в 30км зоне ЧАЭС.

Сотрудники лаборатории экологической генетики (ИОГен РАН) начали работу по сбору семенного материала сосны в зоне ЧАЭС летом 1986 г. В семенах сосны первой послеаварийной репродукции был выявлен высокий уровень цитогенетических повреждений и генных мутаций (Кальченко и др., 1993; Шевченко и др., 1996). Данная диссертационная работа является продолжением этих исследований.

Актуальность работы

Возрастание частоты мутаций под воздействием ионизирующих излучений выявлено в многочисленных экспериментах. Однако данные о мутационном процессе в хронически облучаемых природных популяциях противоречивы. Накопление и элиминация генетических нарушений у организмов, существующих в реальных экологических условиях, происходят иначе, чем при облучении в условиях in vivo. Поэтому особую практическую и теоретическую ценность имеют результаты изучения динамики мутационного процесса в природных популяциях.

Целью диссертационной работы является изучение влияния ионизирующих излучений на динамику мутационного процесса в хронически облучаемых популяциях сосны.

Задачи:

1) Определить динамику возникновения и элиминации цитогенетических эффектов хронического облучения в популяциях сосен, получивших различную степень радиационных повреждений.

2) Провести исследование мутационного процесса у представителей облучённых популяций на молекулярно-генетическом уровне.

3) Изучить изменение радиочувствительности чернобыльских популяций сосны.

4) Выявить проявление отдалённых последствий радиационного воздействия в репродуктивной и вегетативной сфере облучённых растений и их потомства.

Положения, выносимые на защиту:

1. В проростках семян от облучённых сосен Pinus sylvesris L. сохранялся повышенный уровень хромосомных аберраций на протяжении не менее 15 лет после аварии на ЧАЭС.

2. У потомков второго поколения облучённых сосен не произошло накопления генных мутаций и цитогенетических нарушений, но наблюдаются многочисленные морфологические аномалии, спектр которых совпадает с основными типами радиоморфозов.

Научная новизна

Цитогенетические исследования были начаты в первый год после аварии, что позволило проследить динамику радиационных повреждений на протяжении длительного времени в двух поколениях сосны обыкновенной.

Впервые изучена динамика радиобиологических и цитогенетических эффектов в семенном потомстве сосны, произрастающей в зонах сублетального, сильного, среднего и слабого радиационного повреждения в зоне аварии на ЧАЭС.

Впервые была изучена радиочувствительность проростков сосны из хронически облучаемых популяций зоны аварии на ЧАЭС.

Впервые был проведён анализ морфометрических характеристик второго поколения облучённых сосен.

Практическая значимость

Так как ядерная энергетика продолжает развиваться, и её мощность в перспективе будет только возрастать, то вероятность попадания радионуклидов в окружающую среду в процессе ядерного топливного цикла сохраняется. В представленной работе выявлена высокая способность популяций сосны к восстановлению, проявляющаяся, прежде всего, в уменьшении до контрольного уровня радиоиндуцированных цитогенетических и генетических нарушений. Полученные данные позволят оптимизировать затраты на ликвидацию последствий возможных радиационных аварий и инцидентов.

Заключение Диссертация по теме "Радиобиология", Игонина, Елена Викторовна

ВЫВОДЫ.

1. Многолетний ' (1986-2004гг.) цитогенетический мониторинг популяций сосны обыкновенной, произрастающих в зоне аварии на ЧАЭС выявил два периода с высокой частотой возникновения мутаций (1986 и 1993-1997гг). После этих максимумов наблюдалось снижение количества цитогенетических нарушений до контрольного уровня. Очищение популяций от индуцированных мутаций происходило дважды: в 1990 и 2004 годах.

2. Анализ частоты генных мутаций в эндоспермах семян 2004 г. не выявил возрастания интенсивности мутационного процесса в изоферментных локусах Gdh, Adhl, Adh2, Skdhl, Skdh2, Got2, Got3. В то же время, в семенах деревьев из облучённых популяций наблюдаются случаи значимого отклонения от равновероятного распределения аллелей, что может быть проявлением отбора в хронически облучаемых популяциях.

3. Дополнительное острое у-облучение семян сосны обыкновенной выявило возрастание радиоустойчивости растений из хронически облучаемых популяций на 20% по сравнению с контролем. Величина удваивающей дозы для сосны обыкновенной, определённая в результате этого эксперимента, оказалась очень низкой — 15,8 сГр, что очень близко к радиочувствительности млекопитающих и человека.

4. В период с 1997 по 2004 гг. количество жизнеспособных семян в некоторых чернобыльских популяциях сосны было снижено в 1,5-8 раз. Однако высокая изменчивость этого показателя, как в контроле, так и в облучаемых популяциях, не позволяет сделать вывод об устойчивом снижении семенной продуктивности вследствие облучения.

5. Морфологический анализ второго поколения облучённых сосен выявил повышение частоты морфозов, связанных с нарушением апикального доминирования, в 5-10 раз по сравнению с контролем. Существенных изменений выживаемости и скорости роста у потомков облученных сосен не выявлено. Высокую частоту морфологических аномалий во втором поколении можно считать главным отдалённым последствием воздействия ионизирующих излучений на популяции сосны в результате аварии на ЧАЭС.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Особенностью сосны обыкновенной, выявленной в данной работе, является её способность к полному восстановлению всех процессов жизнедеятельности даже после облучения в сублетальных дозах. В то же время, по результатам изучения действия острого и хронического облучения, она является одним из наиболее радиочувствительных растений. Такое сочетание у одного вида высокой радичувствительности и способности к восстановлению связано с особенностями биологии сосны.

Выявленные в чернобыльских популяциях сосны частоты хромосомные аберрации, как правило, оказываются летальными для клетки. Элиминация таких мутаций на тканевом уровне осуществляется в меристеме. Если доля повреждённых клеток невелика, функция роста восстанавливается за счёт репопуляции меристем. Внешне этот процесс проявляется в снижении скорости роста побегов и корней у облучённых растений, задержкой смены фенофаз. Если же доля клеток с летальными повреждениями достигает некоторого критического уровня, то почка или побег погибает.

Механизм защиты от радиационного воздействия на тканевом уровне действует не только по отношению к вегетативным, но и к репродуктивным органам и семенам. После гибели 50-60% архегониев, женская шишка сосны опадает. Для выживания зародыша критической является величина 7-8% аберрантных клеток корневой меристемы. В процессе изучения последствий радиационных аварий у сосны выявлен механизм 'временного приостановки репродуктивной функции, который можно сравнить с подобным явлением у млекопитающих. Сосна прекращает семенное воспроизводство при облучении сублетальной дозой и возобновляет его после снижения дозовой нагрузки. Т. е., при критической частоте повреждений половые клетки либо вовсе не образуются, либо архегоний и зародыш элиминируются, предотвращая тем самым передачу генных мутаций следующему семенному поколению. Эти особенности ответа сосны на повреждающие воздействие радиации видоспецифичны и не отмечены у других древесных, а, тем более, травянистых растений.

Благодаря защитным механизмам на уровне тканей и органов, генные мутации и хромосомные аберрации имеют больше шансов для реализации в условиях малых и средних доз острого облучения (до 4Гр). Возможно, с прохождением через соответствующие уровни хронического облучения был связан, выявленный в этой работе, второй максимум цитогенетических эффектов в 1994-1997 гг. в зонах среднего поражения сосновых насаждений. Значительных изменений семенной продуктивности при этом не отмечалось.

После снижения радиационного воздействия восстановление органа начинается с развития покоящихся почек замещения, радиоустойчивость которых на порядок выше, чем у активных меристем. Таким образом, количество радиационных повреждений значительно снижается. По количеству почек замещения сосна • находится на первом месте среди всех растений (Чепик, 1982).

В чернобыльских популяциях сосны наблюдалось следующая динамика радиобиологических и цитогенетических эффектов. Повышенная частота генных мутаций была выявлена только в семенах репродукции 1987г. и только в популяциях со средней степенью поражения. Значительные уровни генных мутаций наблюдались одновременно со снижением семенной продуктивности. В 30-км зоне в этот же год отмечалось большое количество цитогенетических нарушений, полное поражение репродуктивной функции и гибель части популяции. Таким образом, интенсивный мутационный процесс в этот год происходил одновременно с отбором на всех уровнях: клеточном, тканевом и организменном.

В семенах урожая 1993 г. из всех отмеченных ранее радиобиологических и генетических эффектов в чернобыльских популяциях сосны сохранилась только высокая частота цитогенетических нарушений и морфозов. Гибель деревьев,, вызванная облучением высокими дозами, к этому времени практически прекратилась, репродуктивная функция во всех популяциях полностью восстановилась.

В 2001 г. было зафиксировано последние повышение частоты аберраций хромосом в одной из популяций. До настоящего времени в облучаемых популяциях сохраняется единственный радиоиндуцированный эффект — повышенная частота морфологических аномалий.

Несмотря на высокую радиочувствительность, облучённые сосны быстрее всего восстановили те функции, которые наиболее важны для жизнедеятельности: вегетативную и репродуктивную сферы. В докладе МКРЗ 2004 г. именно радиобиологические эффекты признаются наиболее значимыми факторами радиационного воздействия (Валентин, 2004).

Генетические изменения, которые произошли в облучаемых популяциях, нашли отражение в выявленном в этой раьботе повышении радиоустойчивости. Цитогенетические нарушения и морфологические аномалии, которые регистрировались в-отдалённый период после аварии, уже не оказывали заметного влияния на жизнеспособность и семенную продуктивность популяций.

Облучаемые популяции сосны прошли все стадии изменений, вызванных действием ионизирующих излучений, описанных в модельных экспериментах на дрозофиле и хлорелле. Это возникновение мутаций, их элиминация и переход популяции на новый уровень радиоустойчивости. ■

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Игонина, Елена Викторовна, Москва

1. Абатуров Ю.Д., Абатуров А.В., Быков А.В. и др. Влияние ионизирующего излучения на сосновые леса в ближайшей зоне Чернобыльской АЭС. М.: «Наука». 1996. 240с.

2. Абрамов В.И., Рубанович А. В., Шевченко В.А., Шевченко В.В., Гриних JI. И. Генетические эффекты в популяциях растений, произрастающих в зоне Чернобыльской аварии // Радиационная биология, радиоэкология. 2006. Т. 46. № 3. С. 259-267.

3. Абрамов В.И., Сергеева С.А., Птицына С.Н. и др. Генетическике эффекты и репарация однонитевых разрывов ДНК в популяциях Arabidopsis thaliana, произрастающего в окрестностях Чернобыльской АЭС // Генетика. 1992. Т. 28. № 6. С. 69-73.

4. Алексахин P.M. История лесной радиоэкологии, её достижения и некоторые внешние задачи. Проблемы лесной радиоэкологии. Под ред. Алексахина P.M. и Карабаня Р.Т .М.: «Гидрометеоиздат». 1979. С. 6-26.

5. Алексахин P.M., Корнеев Н.А. Сельскохозяйственная радиоэкология. М.: Экология». 1991.400с.

6. Алексеев В. А. Лесные экосистемы и атмосферное загрязнение. Ленинград.: «Наука». 1990. 200с.

7. Алтухов Ю.П. Генетические процессы в популяциях. М.: Наука, 1989. 389с.

8. Артёмов В.А., Козубов Г.М., Остапенко Е.К. Репродуктивные процессы. // Радиационное воздействие на хвойные леса в районе аварии на Чернобыльской АЭС. Под ред. Козубова, А.И. Таскаева. Сыктывкар. 1990. С 90-126.

9. Архипов А.Н., Войцехович О.В., Гладков Г.Н. и др. // Бюллетень экологического состояния зоны отчуждения за первое полугодие 1995 года (для информирования нселения). Вып. 5. Чернобыль: «Сильвер полиграф». 1995.40с.

10. Барсуков О.А., Барсуков К.А. Радиационная экология М.: Научный мир, 2003. 253 -с.

11. Белоконь Ю.С., Политов Д.В., Белоконь М.М. и др. Генетический контроль изоферментов сосны обыкновенной (Pinus silvestris L.) из Зауралья.// Генетика. 1995. Т.31. №11. С.1521-1528.

12. Буторина А.К., Калаев В.Н., Миронов А.Н. и др. Цитогенетическая изменчивость в популяциях сосны обыкновенной // Экология. №3, 2001. С. 197-203.

13. Валентин Я. Основные принципы оценки воздействия ионизирующих излучений на живые организмы, за исключением человека. Публикация 91 МКРЗ. Пер с англ. М.: Изд. «Комтехпринт», 2004. 76с.

14. Васильев Д.В. Использование частоты цитогенетических нарушений в вегетативных и репродуктивных органах Pinus sylvestris L. для биоиндикации антропогенного загрязнения // Авторефер. . канд. биол. наук. Обнинск. 2002. 25с.

15. Ганасси Е.Э. Радиационное повреждение и репарация хромосом. М.: Наука. 1976. 134с.

16. Гераськин С.А. Ванина Ю.С., Дикарев В.Г. и др. Генетическая изменчивость в популяции сосны обыкновенной из районов Брянской области //Радиационная биология. Радиоэкология. 2009. Т. 49. №2. С. 136-146.

17. Гераськин С.А., Дикарёв В.Г., Удалова А.А. и др. Закономерности индукции малыми дозами ионизирующего излучения цитогенетических повреждений в корневой меристеме проростков ячменя // Радиационная бология. Радиоэкология. 1999. Т. 39. №4. С. 373-384.

18. Гераськин С.А., Мозолин Е.М., Дикарев В.Г. и др. Цитогенетические эффекты в популяциях Koeleria gracilis Pers. с территории семипалатинского испытательного полигона // Радиационная биология. Радиоэкология. 2009. Т. 49. №2. С. 147-157.

19. Гостимский С.А., Левинских М.А., Сычёв В.Н. и др. Исследование генетических эффектов в потомстве растений гороха, выращенных в течение полного цикла онтогенеза в космической оранжерее на борту PC МКС. Генетика.-2007. Т. 43. №8. С. 1050-1057.

20. Гродзинский Д.М. Надёжность растительных систем. Киев: Наук. Думка, 1983. 368с.

21. Гродзинский Д.М. Коломиец К.Д., Булах А.А. и др. Антропогенная радионуклидная аномалия и растения. Киев: Лыбидь. 1991. 158 с

22. Гудков И.Н. Клеточные механизмы пострадиационного восстановления растений. Киев: «Наукова думка», 1985. 224с.

23. Делоне И.Л. Перестройки хромосом, вызванные ионизирующими излучениями. Ионизирующие излучения и наследственность // Итоги науки. Биол. науки. М.: Издательство АН СССР. 1960. Т. 3. С. 104-122.

24. Дмитриева С.А., Парфенов В.И., Давидчик Т.О. Цитогенетический мониторинг природных популяций растений в связи с воздействием выбросов Чернобыльской катастрофы // Цитология. 1999. - Т. 41, № 12. - С. 1062 - 1063.

25. Дубинин Н.П., Шевченко В.А., Алексеенок А.Я. И др. О генетических процессах в популяциях, подвергающихся хроническому воздействию ионизирующей радиации // Успехи современной генетики. 1972. Вып. 4. С. 170-206.

26. Жученко А.А., Король А. Б. Рекомбинация в эволюции и селекции. М. Наука, 1985. 400 с.

27. Зайнуллин В.Г. Генетические эффекты хронического облучения в малых дозах генетического излучения. СПб.: «Наука». 1998. 100с.

28. Захаров В.М., Крысанов Е.Ю. (ред.) Последствия Чернобыльской катастрофы: Здоровье среды. М.: Центр экологической политики России. 1996. 170с.

29. Зяблицкая Е.А., Алексахин P.M. Формирование радиоустойчивости в онтогенезе Ml поколения контрастных по радиоустойчивости сортов гексаплоидной пшеницы Радиобиология. Т. XXIX. Вып 2. 1989. 241-246.

30. Ипатьев В.А., Багинский В.Ф., Булавик И.М. и др.// Лес Человек Чернобыль. Лесные экосистемы после аварии на Чернобыльской АЭС: состояние, прогноз, реакция населения, пути реабилитации. Гомель. 1999. 454 с.

31. Йощенко В.И. Бондарь Ю.О. Дозовая зависимость частоты морфологических изменений у сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в чернбыльской зоне отчуждения//Радиационная биология. Радиоэкология. 2009. Т. 49, №1, с 117-126.

32. Калаев В.Н. Цитогенетический мониторинг окружающей среды с использованием растительных объектов // Автореферат на соискание степени к. б. н. Воронеж. 2000. 23 С.

33. Калинина В.Н., Панкин В.Ф. Математическая статистика. М.: «Высшая школа». 1994 г. 336 с.

34. Кальченко В.А., Архипов Н.П., Федотов И.С. Мутагенез ферментных локусов, индуцированный в мегаспорах Pinus Sylvestris L. ионизирующим излучением при аварии на Чернобыльской АЭС // Генетика, 1993, т.29, №2. С. 266-273.

35. Кальченко В.А., Калабушкин Б.А., Рубанович А.В. Хроническое облучение как экологический фактор, влияющий на генетическую структуру популяций // Генетика. 1991. Т. 27. № 4. С. 676-683.

36. Кальченко В.А., Пристер Б.С., Полякова В.И. и др. Зависимость частоты аберраций хромосом и видимых мутаций от дозы облучения // Генетика Т. 12, № 12, 1976. С. 32-39.

37. Кальчнко В.А., Рубанович А.А., Костина JI.H. и др. Генетические эффекты в хронически облучаемых популяциях Centaurea scabiosa L., произрастающих на Восточно-уральском радиоактивном следе. Генетика. 1999. Т. 35. № 9. С 236-243.

38. Кальченко В.А., Рубанович А.В., Федотов И.С. и др. Генетические эффекты, индуцированные чернобыльской аварией, в половых клетках сосны обыкновенной (Pinus Sylvestris L.) //Генетика. 1993. Т. 29. №7. С 1205-1212.

39. Кальченко В.А., Спирин Д.А. Генетические эффекты в популяциях сосны обыкновенной, произрастающих в условиях хронического облучения малыми дозами //Генетика. 1989. Т. XXV. №6. С. 1059-1064.

40. Кальченко В.А., Шевченко В.А., Абрамов В.И. и др. изучение радиорезистентности хронически облучаемых популяций растений // Информ. бюл. Науч. Совета АН СССР по пробл. Радиобиологии. М.: «Наука». 1976. Т. 19. С. 98-101.

41. Кальченко В.А., Шевченко В.А., Иофа Э.Л. Изучение радиорезистентности хронически облучаемой популяции ячменя // Информ. бюл. Науч. Совета АН СССР по пробл. Радиобиологии. 1977. Т. 20. С. 115-117.

42. Карабань Р.Т., Мишенков Н.Н., Спирин Д.А. и др. Поражение древесного яруса леса при остром гамма-облучении в разные фенофазы // Докл. АН СССР. 1980. Т. 252. №3. С. 766.

43. Карабнь Р.Т., Мишенков Н.Н., Пристер Б.С. и др. Действие острого гамма-облучения на лесной биогеоценоз // Проблемы лесной радиоэкологии. Под ред. Р. М. Алексахина и Р. Т. Карабаня. М.: «Гидрометеоиздат». 1979. С. 27-52.

44. Козлов А.А. К проблеме «малых доз» в радиобиологии. Радиобиология.1988. Т.26. №3. 424-426.

45. Козубов Г.М. Восстановительные процессы в хвойных лесах в районе аварии на ЧАЭС // Биологические эффекты малых доз ионизирующей радиации и радиоактивное загрязнение среды: Тез докл. междунродной конференции. Сыктывкар. 2001. С. 65-67.

46. Козубов Г.Н., Таскаев А.И. // Радиобиологические и радиоэкологические исследования древесных растений. СПб: "Наука". 1994. 256с.

47. Козубв Г.М., Таскаев А.И. Радиобиологические исследования хвойных в районе Чернобыльской катастрофы (1986-2001). М.: ИПЦ «Дизайн. Информация. Картография». 2002. 272с.

48. Козубов Г.М., Таскаев А.И., Федотов И.С. и др. Карта-схема радиационного поражения лесов в районе аварии на Чернобыльской АЭС: Пояснительная записка. Сыктывкар. 1991. 10с.

49. Криволуцкий Д.А., Тихомиров Ф.А., Федоров Е.А. и др. Действие ионизирующей радиации на биогеоценоз. М.: Наука, 1988. 240 С.

50. Крышев И.И. Радиоактивность районов АЭС. М.: ИАЭ им. Курчатова. 1991. 126 с.

51. Крышев И.И. Радиоэкологичнские последствия чернобыльской аварии. М.: ИАЭ им. И.В. Курчатова, 1991 г. 172 с.

52. Кузий A.M., Березина Н.М., Каушанский А.Д. и др. Предпосевное у-облучение семян сельскохозяйственных культур. М.: Атомиздат, 1974.124 С.

53. Кучма Н.Д., Архипов Н.П., Федотов И.С. и др. Радиоэкологические и лесоводственные последствия загрязнения лесных экосистем зоны отчуждения. Чернобыль: 1994. 24с.

54. Лурье Н.А. Сельскохозяйственная радиология и радиоэкология. М.: Изд. МСХА. 1999.218 с.

55. Лысенко Е.А., Кальченко В.А., Шевченко В.А. Изменчивость полиморфных систем Centaurea scabiosa L. под действием хронического облучения // Радиационная биология, Радиоэкология. 1999. Т. 396 №6. С. 623629.

56. Мамихин С.В., Тихомиров Ф.А., Щеглов А.И. Динамика содержания Cz в лесных биогеоценозах, подвергшихся радиоактивному загрязнению врезультате аварии на Чернобыльской АЭС. // Экология №2, 1994. С 43-49.

57. Митрофанов Ю.А. Индуцированная изменчивость хромосом эукариот. М.: «Наука». 1994. 140с.

58. Муратова Е.Н., Зубарева О.Н. Цитогенетические характеристики сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в районе выбросов тепловой электростанции // Изв. Сиб. отд. АН СССР. Сер биол. наук. 1990. Вып. 3. С. 36-44.

59. Нариманов А.А., Корыстов Ю.Н. Стимулирующее действие малых доз ионизирующего излучения на развитие растений // Радиационная биология. Радиоэкология. 1997. Т. 37. Вып. 3. С. 312-319.

60. Новикова Т. М. Особенности семеношения сосны обыкновенной в географических культурах в Красноярской лесостепи // Хвойные бореальной зоны. 2008г., №1-2, с. 62-67

61. Паушева З.П. Практикум по цитологии растений. М.: «Колос». 1970. 255с.

62. Пельтек С.Е., Горячковская Т. Н., Потапова Т. В., Будашкина Е. Б., Шумный В. К. Изучение популяций высших растений, находящихся в зоне влияния Семипалатинского полигона // Цитология и генетика.1996. Т. 30. №4. С. 9-14.

63. Переволоцкий А.Н., Булавик И.М., Переволоцкая Т.И. и др. Прогнозная оценка Накопления 137Cs в древесине сосновых насаждений «ближнего следа радиоактивных выпадений Чернобыльской АЭС // Радиационная биология. Радиоэкология. 2007. Т. 46., №6. С. 746-752.

64. Перепечина Ю.П. Изменчивость шишек и качество семян на лесосеменных участках сосны обыкновенной. // Лесная геоботаника и биология древесных растений. Сб. научных трудов. Брянск. 1986. С. 113-119.

65. Плэтт Р.Б. Экологическое действие ионизирующей радиации на оргнизмы, сообщества и экосистемы // Вопросы радиоэкологии. Под ред. В.И. Баранова. М.: «Атомиздат». 1968. С. 31-56.

66. Позолотина В.Н. Исследование локальных ценопопопуляций одуванчика (Taraxacum officinale S.L.) из радиационно-загрязнённых зон // Экология №2, 2001. С. 117-125.

67. Позолотина В.Н. Отдалённые последствия действия радиации на растения. Екатиринбург: «Академкнига». 2003. 244с.

68. Позолотина В.Н., Собакин П.И., Молчанова Н.В. и др. Миграция и биологическое действие на растения тяжёлых естественных радионуклидов // Экология, №1, 2000. С. 17-23.

69. Попова О.Н., Шершунова В.И., Беляева Р.А. Частота проявления хлорофильных мутаций в популяциях Festuca pratensis Huds.,1. Л'ЗОинтродуцированной на участке с повышенным содержнием в почве U и 226Ra // Радиобиология. 1988. Т XXVIII. Вып. 4. С. 502-506.

70. Попова О.Н., Таскаев А.И., Фролова Н.П. // Генетическая стабильность и изменчивость семян в популяциях травянистых фитоценозов в районе аварии на Чернобыльской АЭС. Санкт-Петербург: «Наука». 1992. 144с.

71. Попова О.Н., Таскаев А.И., Фролова Н.П. Индикация радиоактивного загрязнения окружающей среды по его гаметоцидному действию // Радиобиология. 1991. Т.31. Вып. 2. С.171-174.

72. Попова О.Н., Шершунова В.И., Коданева Р.П. и др. Изменчивость популяции V. cracca L. на территории, имитирующей ураново-радиевое загрязнение. // Научн. докл. Коми фил-л АН СССР. Вып. № 127. Сыктывкар. 1985. 34с.

73. Правдин Л.Ф, Сосна обыкновенная. Изменчивость, внутривидовая систематйка и селекция. Москва: «Наука». 1964. 188 с.

74. Пухальский В.А., Соловьёв А.А., Бадаева Е.Д. и др. Практикум по цитологии и цитогенетики растений. М.: КолосС, 2007. 198с.

75. Рогозин М.В. Объём выборки при изучении выхода семян из шишек сосны обыкновенной //Лесное хозяйство. 1987. №12. С 41-43.

76. Рокицкий П.Ф. Основы вариационной статистики. Минск: «Изд-во Белгосуниверситета». 1961.222с.

77. Романовский М.Г., Рябоконь С.М. Гетерозиготность особи как мутагенный фактор // Генетика. 1992. т. 28. № 12. С. 88-97.

78. Романовский М.Г. Формирование урожая сосны в норме и при мутагенном загрязнении М.: «Наука». 1997. 112с.

79. Рубанович А.В., Кальченко В.А. Нарушение сегрегации в хронически облучаемых популяциях Pinus sylvestris L., произрастающей в районе аварии на ЧАЭС. Генетика. 1994. Т. 30, №1. С. 126-128.

80. Савченко В.К., Касинская С.И., Добина А.И. и др. Отбор и мутационный процесс в популяциях. Минск: «Наука и техника», 1985. 129с.

81. Серебряный A.M., Морозова И.С., Зоз Н.И. К природе адптивного ответа у растений. Радиационная биология. Радиоэкология. 1994. Т. 34. Вып. 6. С. 818-826.

82. Сидоров В.П. Цитогенетический эффект в клетках хвои сосны обыкновенной при облучении в результате аварии на ЧАЭС // Радиационная биология. Радиоэкология. 1994. Т. 34. Вып. 6. С. 847-851.

83. Скок А.В., Глазун И.Н., Самошкин Е.Н. Влияние радиоактивного загрязнения сосны обыкновенной на жизнеспособность и аномалии сосны обыкновенной в Брянском округе зоны широколиственных лесов // Лесной журнал. 2005. №5. С. 7-11.

84. Спэрроу А.Х., Вудвелл Дж.М. Чувствительность растений к хроническому у-облучению // Вопросы радиоэкологии. Под ред. В.И. Баранова. М.: «Атомиздат». 1968. С 57-60.

85. Спэрроу А.Х., Шейрер JI.A., Вудвелл Дж.М. Радиоустойчивость сосны (Pinus rigida) в условиях 10-ти летнего хронического облучения // Вопросы радиоэкологии. Под ред. В. И. Баранова. М.: «Атомиздат». 1968. С. 57-86.

86. Стрельчук С.И.' Основы эксперементального мутагенеза. Киев. «Вища школа»: 1981. 215с.

87. Тельнов В.И. Распределение генетических маркёров у потомков облучённых людей // Радиационная биология. Радиоэкология. 2008. Т. 48. №5. С 545-552.

88. Тихомиров Ф.А. Действие ионизирующих излучений на экологические системы. М.: «Атомиздат». 1972. 76с.

89. Тихомиров Ф.А. // Распределение и миграция радионуклидов в лесах ВУРС при радиоактивных выпадениях. В кн. Экологические последствия радиоактивного загрязнения на Южном Урале. М.: «Наука». 1993. С. 21-39.

90. Тихомиров В.А., Федотов И.С. Радиочувствительность семян различных популяций сосны обыкновенной // Радиобиология. Том XXV. Вып. 3. 1985. С. 419-422.

91. Тихомиров Ф.А., Щеглов А.И. Последствия радиоактивного загрязнения лесов в зоне влияния аварии на ЧАЭС // Радиационная биология. Радиоэкология. 1997. т 37. Вып. 4. С 664-673.

92. Третьякова И.Н. Цитоэмбриология аномальных женских шишек кедра сибирского // Ботан. журн. 1982. Т. 67, № 4. С. 514-520.

93. Федотов И.С., Тихомиров Ф.А. Действие химических мутагенов и ионизирующих излучений на семена фасоли. // Информ. бюл. Науч. Совета АН СССР по пробл. Радиобиологии. М.: «Наука». 1976. Т. 19. С. 48-50.

94. Федотов И.С., Тихомиров Ф.А., Карабнь Р.Т. и др. Действие гамма-излучения на вегетативные и репродуктивные органы сосны // Проблемы лесной радиоэкологии. Под ред. P.M. Алексахина и Р.Т. Карабаня. М.: «Гидрометеоиздат». 1979. С 53-67.

95. Фёдоров Е.А., Смирнов Е. Г., Гуро Н.В. // Радиоэкология сообществ и популяций дикорастущих растений. В кн. Экологические последствия радиоактивного загрязнения на Южном Урале. М.: «Наука». 1993. С. 307-311.

96. Филиппова Т.В., Санников С.Н., Петрова И.В. и др. Феногеография популяций сосны обыкновенной на Урале. Екатеринбург: УрО РАН, 2006. 122 с.

97. Фролова Н.П., Попова О.Н. Мониторинг семян Хронически облучающихся природных популяций Plantago lanceolata L. Радиобиология. 1990. Т. 30, вып. 4. С. 446-449.

98. Фролова Н.П., Попова О.Н., Таскаев А.И. Семенное возобновление природной популяции Plantago lanceolata L. на участках с различным уровнем у-фона//Радиобиология. 1991. Т. 31. Вып. 2. С. 167-170.

99. Хомиченко А.А., Скоробогатова И.В., Карсункина Н.П. и др. Гормональные и генетические эффекты, индуцированные облучением в малых дозах у Tradescantia (клон 02) // Радиационная биология. Радиоэкология. 2007. Т. 47. №5. С. 578-583.

100. Хромова JI.B., Романовский М.Г., Духарев В.А. Частичная стерильность сосны в 1986 и 1987 гг. в зоне аварии на ЧАЭС // Радиобиология. 1990. Т. 30. Вып. 4. С. 450-457.

101. Шевченко В.А. О генетической адаптации популяций хлореллы к хроническому облучению. Генетика. Т. VI. №8. 1970. С. 64-74.

102. Шевченко В.А. Радиационная генетика одноклеточных водорослей. М.: «Наука». 1979. 256с.

103. Шевченко В.А., Абрамов В.И., Кальченко В.А. и др. Генетические последствия для популяций растений радиоактивного загрязнения окружающей среды в связи с Чернобыльской аварией // Радиационная биология. Радиоэкология. 1996. Т. 36. Вып. 4. С. 531-545.

104. Шевченко В.А., Визигин, В.П., Алексеенок А.Я. и др. Изучение мутационного процесса в популяциях одноклеточных водорослей Chlorella и Chlamidomonas при остром и хроническом облучении ионизирующими излучениями // Генетика. Т. 5, №9, 1969. С 61-73.

105. Шевченко В.В., Гриних Л.И. Цитогенетические эффекты в хронически облучаемых популяциях Crepis tectorum L., произрастающих в районе Восточно-Уральского радиоактивного следа // Радиационная биология. Радиоэкология. 1998. Т. 38. №3. С. 330-336.

106. Шевченко В.А., Кальченко В.А., Абрамов В.И. и др. Генетические эффекты в популяциях растений, произрастающих в зонах Кыштымской и Чернобыльской аварий. // Радиационная биология. Радиоэкология. 1999. Т. 39. №1. С. 162-176.

107. Шевченко В.А, Печкуренков B.JI. Генетическая эффективность облучения с низкой мощностью дозы // Информ. Бюл. Науч. совета АН СССР по пробл. Радиобиологии. М.: «Наука», 1976. Т. 19. С. 33-34.

108. Шевченко В.А., Печкуренков В.Л., Абрамов В.И. Радиационная генетика природных популяций. Генетические последствия Кыштымской аварии. М.: «Наука», 1992. 221с.

109. Шевченко В.А., Абрамов В.И., Печкуренков В.Л. Генетические исследования на Восточно-Уральском радиоактином следе. В кн. Экологические последствия радиоактивного загрязнения на Южном Урале. М.: «Наука». 1993. С. 21-39.

110. Шевченко В.А. Померанцева М.Д. Генетические последствия действия ионизирующих излучений. М.: Наука. 1985. 279с.

111. Юшков П.И., Тарчевская С.В." Морфогенез сосны обыкновенной и лиственницы сукачёва в условиях хронического гмма-облучения // Проблемы лесной радиоэкологии. Под ред. P.M. Алексахина и Р.Т. Карабаня. М.: Гидрометеоиздат. 1979. С 124-129.

112. Яблоков А.В., Нестеренко В.Б., Нестеренко А.В. Чернобыль. Последствия катастофы для человека и природы. СПб.: «Наука». 2007. 376с.

113. Abramov V.I., Fedorenko О.М., Shevchenko V.A.//Genetic consequences of radioactive contamination for population of Arabidopsis. The Science of Total Environment. №112. 1992. P. 19-28.

114. Dvornyk V. Genetic variability and differentiation of geographically marginal Scots pine populations from Ukraine // Silvae genetica. 2001, V. 50. №2. Pp. 64-69.

115. Chernobyl's LegacyPDF (902KB), by the Chernobyl Forum (UN), updated in 2006.

116. Concle M.T., Hodgskiss P.D. Nunnally L.B. et al. Starch gel electrophoresis of conifer seeds // A Laboratory manual Pacific Southwest and Range Experiment station P. O. Box 245. Barkely. California. 1982. P. 1-18.

117. Glazko V. I., Glazko Т. T. Geene pool changes after ecological catastrophe (Chernobil's example) // Агроеколопчний журнал. № 3, 2005. С 42-51.

118. Kormutak A., Vookova B., Manka P. et. al. Abortive embryogenesis in hybrid swarm populations of Pinus sylvestris L. and Pinus muga Turra II Trees structure and function. 2008. V 22, №5. P. 657-662.

119. Manchenco G. P. Handbook of detection of enzymes on electrophoretic gels. Boca Raton, Fl: CRC Press. 1994. 34lp.

120. Mergen F., Staies G.R. Low level chronic gamma irradiation of a pitch pine-oak forest—its physiological and genetical effects on sexual reproduction // Ibid. 1962. Vol. 2, N3/4. P. 205-216.

121. Mericle L.W., Mericle R.P., Possessing the biological roul of background of terrestrial radiation as a constituent of the natural environment // Helf Phis. 1965. N 11. P. 1607-1620.

122. Mewissen D.Y., Damblon J., Bacq Z.M. Comparative sensitivity to radiation of seeds from wild plant growth on uraniferrous and non-uraniferrous soils // Nature, 1959, Vol. 183, N 4673. P. 1449.

123. Osburn W.S. Variation in clonus of Penstimon growing in natural areas of differing radioactivity. Scince, 1961. Vol. 134, N3475. P.342.

124. Peackock A.C., Bunting S.L., Queen K.G. Serum Protein Electrophoresis in Acrylamid Gel: Patterns from Normal Human subjects // Science. 1965. V. 147. P. 1451-1452.

125. Sax K. The stimulation of plant growth by ionising radiation // Radiat. Bot. 1963. Vol.3. N3. P. 179—186.

126. Sparrow A.H., Woodwell G.M., Prediction of the sensibility of plants to chronic ganma irradiation. Radioecology. N. Y.: Reinhold Publ. Corp., 1963. P. 257.

127. Sparrow A.H., Schairer L.A., Woodwel G.M. Tolerance of Pinus rigida trees to a ten-year exposures to chronic gamma irradiation from cobalt-60 // Radiation Botany . 1965. Vol. 5. № 1. P. 7-22.

128. Stone W., Welson F. Genetic studies of irradiated natural populations of Drosophila test. II, 1957 // Proc. Nat. Acad. Sci. US. 1958. Vol. 44. 565-575.

129. Walles B. Genetic changes within populations after x-irradiation. Geneticz. 1951. Vol. 36. P. 612

130. Walles B. Studies of populations exposed to radiation // Science. 1952. Vol. 115. P. 487.

131. Walles В., King J.C. Genetic changes in populations under irradiation. Amer. Naturalist. 85. №823. 209. 1951.

132. Winger H., Napp M., Maciel M.P. et. al. Genetic effects of y-radiation on natural populations of D. willistoni. Experimental, 17, 406, 196.