Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Синтез хлорофилла и белка и состояние корневых меристем у растений семейства бобовых при действии ионизирующих излучений

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Синтез хлорофилла и белка и состояние корневых меристем у растений семейства бобовых при действии ионизирующих излучений"

ИНСТИТУТ 8лСЕШй££НТАЛЫ$СЙ .¡ботаники »«.В.Ф.Купрввнча аклдняш !!лук ееялрл'си

УДК 581.132+582. <И 582. б

Р Г 6 ОД

ШЕВЕРДСЗ ВЛАДК5£:Р ВЛАДИМИРОВИЧ

синтез ХЛОРОа'ИЛЛА и бедка и состсшние корневых меристем У растений свойства БОБОВЫХ ПРИ действии ШНИЗИРУНЗИХ излучений

03.00.'12- физиология растений 03.00.01- радиобиология

автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Нинск - 19П5

Работа выполнена в Института радиобиологии АН Ез.паруси

Научные руководители: доктор биологических наук Галононко ЕЕ кандидат биологических наук Гончарова ЕЕ

Официальные оппоненты: доктор биологических наук Кашр ал.

кандидат биологических наук ■Вудкэвкч Т. А.

Ояпонирущзя организация: ¡Нэдюкаяаный аграрный

¡университет Украины

Защита состоится " 1695 г. в . час.

на заседании совзта по завдте диссертаций Д. 01.38.01 в Институте экспершэвтаяьной ' ботаники им. Е В. Купревича АН Беларуси по адресу. 220723, г. Кикск, ух О. Скорины, 27.

С диссертацией южно ознакомиться в Центральной научной библиотека им. Я Колоса АН Беларуси.

Автореферат разослан " 19Э5 г.

Ученый секретарь совета (¡л „ ,

по защите диссертаций и. И.ЕРогульченко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА .РЛЫТЫ Актуальность пробдеьм.

Радиобиологической наукой накоплен больвой Фактический материал, касающийся клеточных' механизмов радиационных эффектов у растений, механизмов'радиоустойчивости и возможности ее модификации (Gunckel J.Е., Sparrow А.Н. ,195-1 ¡ Васильев И.М., 1962; Преображенская Е.И. ,1971; Гродзикский Д.М.,1SSS,1983; Гудков И.Н. 1985). однако мало работ, посвященных научения влияния на растение радиационного фактора сравнительно псСольеой интенсивности. Обьем научной информации о биологических последствиях длительного радиационного воздействия остается недостаточным, особенно при шншрпорировании радионуклидоз в растительный организм.

имеюэиеся в литературе сведения о влиянии радиации на фотосинтетический аппарат неоднозначны (Кузин A.M., Королев Н.П. ,1966; Гродгинсгшй Д.М.,1972;. Bhan А.К.,1974; Klrchvann R. и др.,1971). Отсутствуют сведения о влиянии хронического облучения, возникшего в результате миграции радионуклидов в растение и локализации в отдельных органах и тканях, на метаболизм и состояние фотосинтетических пигментов у сельскохозяйственных' растений, а также активность их0фотссинтотического аппарата в онтогенезе.

Авария на Чернобыльской АХ показала чрезвычайную актуальность таких исследований и заставила еще раз обратиться к решению важнейшей проблемы - проблемы действия "малых доз" радиации на живые организмы, а том числе и растения. Цель и Задачи ..сследования.

Цель данной работы заключалась в комплексной оценке влияния внешнего гамма-облучения и внутреннего облучения, возникающего в результате миграции радионуклидов в растение, локализации з отдельных органах и тканях, на кизненновааше процессы, протекавшие в растительном организме. .

В связи с этим были поставлены следующие задачи: 1.Оценить действие внешнего гамма-облучения на апикальные меристемы главного корейка по нарушениям ростовых процессов и цитогенетичесюш изменениям.

2. Определить особенности синтеза хлорофилла и белка в листьях сельскохозяйственных растений семейства бобовых под влиянием внешнего гажа-облучения и аккумулированных в почве и растении радионуклидов.

3.Изучить физиологические изменения и цитогенетические повреждения у семян, сформировавшихся при радиоактивном загряз-

- 2 -

нении почвы и содержащих радионуклиды.

Научная новизна и практическая значимость подученных результатов. Проведено комплексное исследование физиологических, онтогенетических и физиолога-биохимических изменений, вызываемых действием внешнего и внутреннего облучения, на разных этапах онтогенеза растительного организма. ' .

Показано, что облучение проростков гороха дозой 0,5 Гр с одной стороны вызывает активаци» ростовых процессов, с другой -усиливает степень лучевого поражения растений, которое выразилось в увеличении количества повреждений корневых .меристем при последующем облучении дозой 8 Гр.

С целью выяснения влияния степени загрязненности почв радиоактивными выпадениями ЧЛЭС на процессы биосинтеза пигментов и растворикмх белков впервые был использован "пакетный метод" выращивания растений, поаволиввий сбалансировать влияние различных факторов, за исключением содержания радионуклидов.

Установлено, что ответные реакции растенйй, облученных в период вегетации, не гсегда совпадают с развитием постлучевых реакций у растений, выращенных из облученных проростчов или содержащих радионуклиды семян.

Полученные данные перспективны как научная база для разра-. Ьотки рекомендаций по рациональному ведении растениеводства в условиях радиационного загрязнения и прогнозирования последствий действия хронического облучения для растений. *

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. При внешнем гамма-облучении проростков разных сортов гороха на ранних стадиях онтогенеза установлен различный характер изменений ростовых-процессов и интенсивности включения 14С-алани-ка и 353-метионина в хлоропдас'лше бедки.

2. Облучение двухдневных проростков гороха в интервале доа 0,5-10 Гр приводит к увеличению концентрации хлорофилла (по сравнению с контролем) на фоне общего снижения количества растворимых белков и уменьшения активности фермента хлорофиллазы. Г

3. При выращивании растений "пакетным методом" показаны слабые измене.;ия содержания хлорофилла и растворимых белков у растений гороха'и люпина в фазе цветения, выразившиеся в виде тенденции к снижению с ростом уровня загрязнения почвы 1Э7Сй. Для семян, сформировавшихся в этих условиях, обнаружено повышение частот хромосомных аберраций в меристематических клетках проростков.

Апробация результатов диссертащт. ' Основные результаты исследований по теме диссертации доложены па XV Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Минск 1993) ,; на Радиобиологическом съезде (Киев,1993), IX Конгрессе Европейского общества фшологов растений (Брно, 199-1), Еэлорусско-Японсш.» с:мпоз:г>'!,:з (Минск, 1804). . , __

Опубликовапность результатов. По . материалу,i . диссертации опубликовано 13 работ.

Структура и объем диссертация.

Работа состоит из введения, обзора, литературы, экспериментальной части, включающей описание объектов н методов исследования, изложения результатов з!Сопер13<ентов и их обсуждения, заключения, выводов, списка литературы, включающего 251 источник. Работа изложена на 104 страницах машинописного текста, Екличаот 20 . рисунков 11.16 таблиц. .

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАШШ '

Исследования проводили на семи сортах гороха (Pisun sativum t.) и трех сортах люпина (Luplnus luteus L.).

В исследованиях.использовали■растения, выращенные а годной icy ль туре на_сетках с диаметром отверстия б юл до 10-12-дневного возраста, при освещенности 9 Вт/м2, 'влажности 50-60% и томперз-туре 2-1+2° С.

Проростки гороха с первичным корешком 1,5-2 см, харзктериэу-. впдаеся наступлением первых митозов и наиболее высокой радиочувствительностью (Гудков И.Д.,1959), облучали на установке "11ГУР" в дозах 0,5-15 Гр при мощности 0,05 Гр/мии.

. В долевых условиях растения выращивали "пакетным методом", в .ходе которого предварительно просеянная и смешанная с удобрениями > почва с различным уровнем загрязнения 137Cs (60-14305 Бк/кг) ' всыпалась по 4,5 кг в полиэтиленовые пакеты, itoTcpue помещали в •тракиеэ на глубину'15-13 см, т.о. гаке уровня проникновения в почву основной массы радионуклидов (Грсбепгдасоза Н.В. и др. »1QQEX Дно пакетов разрезали для установления контакта шлеы а пакете с почвенным'слоем в транзео. Контролем слугяи сгриаит, ■ имеизий ■минимальную плотность загрязнения ппчвы радконукэддеми.

Для выяснения влияния сортовых особенностей иа накопление радионуклидов и действия повышенного радиационного фона, растения выращивали на опытных участках размером 1 и2, в 4-х кратной

повторности при мощности внешнего гаша-облучения 0,04 мР/ч и плотности загрязнения 137Cs 676,6-1133,0 Бк/кг.

Радиоактивность образцов, почвы и растений определяли на гамма-анализаторе 4Р-49003 фирмы "Afora" с германиево-литиевым полупроводниковым GaLl детектором ДГДК-80Б.

Содержание хлорофиллов а. и |э определяли на спектрофотометре "Specord UV Y IS", используя формулы для рассчетов в -80 и 100% ацетоне (Шлык A.A. .1968). Критерием оценки активности, фермента деградации хлорофилла - хдорофшиазы служил процент рагруаиввэго-ся за 60 мил инкубации в термостате при Т=37° С хлорофилла (Vernon Z. Р., 1960). Количественную оценку содержания белка проводили по методу Лоури , с учетом имеющихся в литературе рекомендаций по улучЕенкэ воспроизводимости результатов (Hartree E.F.,1972; Peterson G.L., 1979).

Для определения активности ассимиляции СОг листьями, растения * экспонировали 60 шш в атмосфере 14cn-¿ при освещенности 15-20 тыс.лк. и температуре 23°, С, затем листья фиксировали 5 мин при 105°, пигмент экстрагировали ацетоном. Радиоактивность препаратов определяли на кидк.астш,! сцйнтиляционном счет шке "Ыагк-З" ("Se-arle", Голландия).

Радшчувствитель.чосй» процесса синтеза белков оценивали по интенсивности еклвчзнйя метки из аминокислот. Для этого срезанные листья растений поыенали в раствор 14С-аланина активностью 1,25 ТБк/ыоль и 353-метионина - 2,65 ТБк/моль и выдерживали в течение 120 минут. Радкоазстивкость хлоропластных белков просчитывали в сцинтилляторо Брея, содержащего на диоксановой основе 0,4% РРО, 0,027. РОРОР, 6% сублимированного нафталина и 200 ил, этанола в 1 литре. ; '■

В качестве критериев оценки лучевого поражения корневых меристем использовали выживаемость главного корня проростков на 10 день после облучения, 10-дневный рост проростков, относительную скорость роста (Гудков И.Н..1935), определение числа клеток с аберрациями хромосом. |

Резу4ьтаты экспериментов . подвергнуты компьютерной статистической обработке по стандартным формулам (Рокицкий K.e.,lPV3; Плсхинский Н.А.,1680).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИСОЛВДСЗАШЙ И ИХ ОБСУКДЕЖЁ 1. Изменения в ¡сорпэвых меристемах у растений ' гороха под влиянием енйпного га>,ма-сблучетш. 1.1. Нарупэпкп реотезих процеосоз. !!а рис. 1 отражена динамика роста главного i сорил проростков гороха сорта Белорусский-! в эздпеггиоста от дозы облучения. Укэ через день после-облучения видни з-гачпте^пьгэ отклонения кривых доза-зффегя от кои?роая. При облучении з дозе 0,5 Гр прирост корня прзвнзает контроль s i, 12 раза.Существеннее тормокениа прироста наб.-эодаотся на 3-5 докь при облучении з девах 5-15 Гр. Еатом скорость роста (исключая дозу 15 Гр) постепенно возрастает, что свидетельствует о наступлении процессов восстановления.

Для изучения модкфицярущяго 'действия гамма-облучения в дозе 0,5 Гр облучонпэ подвергли пророст:«-! гороха сортов Белорусский-1 и Гогатнсь. Проростки в 1- и 2-днезнсм возрасте облучали дозой 0,5 и 8 Гр, а таккэ двухкратно - 0,5 Гр + 8 Гр, с интервалом в 24 часа. ■ • _ (

Оценку торможения 'и восстановления ростовых процессов проводил;! по кривым относительной скорости роста (ОСР) - отнесения прироста облученных растений аа данный проче-чуток временя к приросту контрольных растений за тохе время (Рио.2). ССР увеличивается при облучении 1- и 2-дневных проростков дозой 0,5 Гр. Лоза В ' Гр в 1-дяевиом возрасте вывивает заметное енкнение этого показателя на 3-5 день посла облучения, а затем происходит почти полное . восстановление ростовых процессов.. Предварительное облучение дозой 0,5. Гр усиливает иигибировоние роста у сорта Богатырь на 4-7 сутки после облучения в полулэталыюй дозе. При облучении 1-дневных 'проростков дозой В Гр восстановление ростовых процессов происходит у 89-91Z проростков, 2- дневных -17-51%. Предварительное ^облучение увеличивало гибель меристем на ÍZ4-Z6Z, в сравнении с '. облучение« в полулетальной дозе.

' Полученные данные свидетельствует о больней радичувствитедь-нссти сорта Богатырь к кодифицируют <у дейстг.га досы 0,5 Гр. При оценке возрастной радиочувствительности сортовые особенности не проявились. •

1.2. Цптогенэтн-'.оскге изменения в !юрпэвых меристемах. Нзлбольпуи ¡тфорнащзэ о радиочувствительности растений уда-

- в -

ется получить путем анализа частоты перестроек хромосом в первых митозах корешков проростков после острого гамма-облучения.

Максимальный выход числа платок с повреждениями (Табл.1) отмечен у проростков гороха.при доэе, полностью ингибирущей рост главного корня на 4 сутки после облучения - 15 Гр. С увеличением дозы облучения наблюдали уменьшение количества делящихся клеток.

Таблица 1

Изменение количества хромосомных аберраций в митотических клетках 2-дневных кбрзтэв гороха при гаша-облучешш

I-:—i-:———;—:—■—;-1-1-1'

| ■ Доза | Количество аберраций | Ш (X) |РДми(%) I

I (Гр) {-:--т---1 | |

I I Мосты (Фрагменты¡Всего на 100 кл| | {

|..........1_I_ '_Л_I_|

| Контроль 0,55+0,17 0.,45+0,27 1,00+0,20 8,1+1,01 - |

| 0,5 1,80+0,51 0,50+0,27 2,30+0,65 10,21+0,07 -12,20 |

| 2 2,99+0,65" 1,76+0,58* 4,75+1,23* 9,07+0,80 + 0,33 |

| 5 • 3,80+0.63*2,20+0,60*6.00+0.85* 8,04+1,30 +11.64 |

I 8 6,03+0,37* 4,02+0,30*10,05+0,95* 6,07+0,40* +33,30 |

| 10 6,90+0,61* 7,90+0,58*14,80+1,44* 5,90+0,®)* +35,17 ' |

| 15 13,80+0,65*17,75+0,58*31,55+1,21* 4,10+0,50* +54,95 |

(_I—____---1

* - здесь и далее различия достоверны по отношения к контролю при уровне значимости Р < 0,05. « '

• Для Солее четкого анализа количества делящихся клеток использовали показатель радиацйокной депресии (РД)(Турбин Н.В. и др.,1977). При дозе 2 Гр количество делящихся клеток близко к контролю, но уже даметна незначительная радиационная депрессия нитотического индекса, в дальнейшем она нарастает с увеличением дозы и при максимальной (15 Гр) достигает 55%.

Количество делящихся клеток возрастало только при обличении дозой 0.5 Гр (РД ми. --4.58), вызывающей симуляции роста корня (Рис.1). Но одновременно с этим увеличивалось число повреждений хромосом. '

Ускорение роста проростков идет за счет сокращения ыитотичес-кого цикла. Допускается, что клетка проходит пресинтетическую Фазу по короткому пути (Ty^brik В.А.,1976; Гудке И.Н.,1985), а сокращение движения клетки по ынтотическому циклу проходит за счет фаз пррверки (Лучников Н.В. и др.-.1973) в течение которых обнару-

живаится и устраняется спонтанные 'и илдуциру&мые муташш.

При сравненн радиочувствительности 1- и 2-днавшх проростков гороха по тесту хромэысмцых аберраций установлено, ' что 2-дновнкэ проростки Солее чувствительна к облучошю и дозе 8 Гр. При предварительном облучении доеой о,б Гр обнаружено, -что у обоих сортоз гороха скизгается радиоустойчивость к псслздувдзму облучзнш дозой 8 Гр (Табл.2).

Изменение радиочувствительности меристем при предварительном облучении в дозе стимулирущей рост согласуется с данными о более еысокой чувствительности leotoií с укорочоишдг щитом (Гудков И.Н., 1S85), а больная радиочувствительность сорта Богатырь (Рис.2, табл.2), отличатseгося более интенсивным ростом, о данными о том, что быстро растуете растения более подверкеш радиысю-лому повреждений (Мамедов Т. Р. ,1962).

Тгбзда 2

Изменение количества хромосомных аберраций 5 шнотичесйсх клетках ксреаков гороха, облученных в 2-дневном возраста

i-1-:-1-г""-«

I Доза | Количество аберраций | Ш (Z) )РД».и(')1

I (Гр) i--г—--1 | |

¡ | Мосты |срап'.ен?и|Всгго на 100 ra | ¡ | ^-L.—i-:—i--1-._:_i_-J__.j

I I

Г- Белорусский-1 I

1'Контроль 0,63+0,20 0,57+0,26 1,201.0,30 8,9+0,3 - I

.1 0,5 1,8210,52 0,55+0,29 2,3710,80 10,76+0,42 -20,901

| 8 . 7,35+0,23м 3,1110,79" 10.46+0,62* 5,82+0,33* +34,61|

| 0,5+8 11,26+0,87**4i8S+0,39"*16,12+0,86"* 4,04+0,47" +54,61|

I " ~ I

Í Богатырь • ¡

^.(Контроль 0,81+0,24 0,5910,18 1,4010,32 9,2+0,33 - |

'] и,Б 1,84+0,48 0,61+0,31 2,45+0,79 Ю,9зТо,23 -19,25|

| S 9,5010,55" 3,8110,26м 13,3110,89" S,41+0,£5* +41,20|

| 0,5+с 11,88+0,74""6,0610,24""17,9410,98"" 3,92+0,71* +07,391

i-——----1—--;_i

** - различия дсстоворщ по огнопенл» к одяокракшу облутешзз ' дозой 8 Гр, при уровне значимости Р < 0.05.

Длина ко ¡ми (см)

ОСР

Время посла облучгния (спи) ■ — О Гр * ОЛ Гр^. 2 Гр .е. 6 Гр> ЮСл--*- я>Хр-*-.15 Гр . .

РаоЛ. Влияние гшма-облучбния 2-лневяих проростков гороха ва рост главного корня в течение 10 дней после облучения

Время посла облучения (дни)

—О.а Гр 14*4-0.5 Го 2лн*. е Г»

Рис.2. Изменение ССР главного корня при облучении 1 и 2-дневных проростков гороха- сорта Богатър.- .

о/к

хл(а+ь)

Доза еалучемия, Гр ез &зг>. сз з о а в г»

вз >»>Г

ва Гв|>

а »Г»

ияи/чг

Рис.3. Изменение К01щентрацш1. хлорофилла, растворимого белка и активности хлорофиллазы в листьях 12-дневных проростков гороха облученных в 2-дневном возрасте .

Рис.4. Концентрация хлорофилла (а+Ь) в листьях разных сортов люпина, произраставших на почвах загрязненных радионуклидами

2. Изменения а фотосинтеткческом аппарате листа при действии ионизирующих излучений.' 2.1. Особенности синтеза бела и хлорофилла у растений семейства бобовых при действии внепшего гэ«ма- облучения й аккумулированных в лочеэ радионуклидов. При анализе количественного содерзздяия ялорсфиалов а листьях ; в зависимости от доаы сблучопкя прсросткоз, отмечено отсутствие принципиальных различий в соогасгегаш шгтмактов"', тогда кзк общее количество хлорафилла при остром облучении (за исклачонкм дезы 15 Гр) превышало контроль (ряо. 3). .

С другой стороны, с увеличение« дозы облучения, умоньсмось содержание растворимого белка в листьях (сц рис.3), приводя тем самый к увеличению отношения чяорофилл/бошъ о увеличением дозы облучения. .

Это позволяет предположить, что увеличение концентрации хлорофилла а листе осуществляется за счет снижения активности фермента его деградации, на фоне общего уменьшения концентрации растворимых белкоз; . '

,, Анализ результатов по .чатаплениа цезия-137 в листьях разных сортов люпина и гороха позволили выявить сортовые различия в накоплении радионуклидов. . Так сорт гороха Труяешшк наталлизает в 1.6 раза большо (142,0+6.95 Ек/кг) чем Вегетативный голтый .(88,1+4,2 Ек/кг), при его концентраэд в почва 676.6 Б"/кг, и в 1.4 раза Сольпо прь концентрации - 1128.0 Бк/кг. Сортовые особенности накопления обнаружены и для люпина; сорт Налибошой накапливает в 1.1-1,4 раза (265,0+33,1:602,9+13,2) больше в листьях по сравнению, с сортом Жемчужный (194.8+12,7{535,8+35,3). При сравнении накопления радиоау1Ш!доз листьями гороха и лмшша установлено, что листья люпина аккумулировали 137Сз интенсивное чем листья гороха. '

Определение концентрации хлорофилла в листьях гороха и люпи-• на в условиях зкеперг-мгнта позволило устачовить сортовые различия. проявляемые растениями герача л лзпгага (Р!'с.4) при выращивании в условиях повыаенного радиаадягнкого фона (0,04 ыР/ч). Особа-но чувствительным к загрязнения почва и впещбыу гаша-обдучешоа оказался лшиа сорта Налкбоксккй. Аналогичная теидещдез к увеяи-четзд концентрации ишмплекия хлорофилла в лг.стьлх обнаружена и у сорта гороха Труяениик, который татае обладал повышенной способ-

ноотью аккумулировать 1Э7Сг

При выращивании растений из "чистых" сешш "пакетным методом" на почвах, различающихся плотностью загрязнения радионуклидами, основные фенологические фазы растений, для всех вариантов опыта и у гороха и у люпина наступали одновременно. Листья, по смотря на различное содержание 137Сз, не различались ыорфометри-ческими показателями. Данные представленные в таблице' 3 свиде-тельствую5? об отсутствии зависимости изменения концентрации фото- * синтетических пигментов и белка от содержания радионуклидов в почво и растении. Трехлетние данные определешш концентрации хлорофилла в листьях разных сортов гороха и люпина в фазе цветения, позволили нам сагиючить. что изменения концентрации хлорофилла в листьях гороха и люпина в вариантах эксперимента не несут закономерного характера, выражач скорее тенденцию к оншсению. Аналогичные результаты получены и при анализе изменения концентрации растворимого белка в листьях (Табл.3).

> Тадлица 3

Концентрация 137Сз, хлороф11лла и белка в фазе цветения в листьях растений гороха и люпина при выравнивании "пакетика методом"

1 1 I Истер ! 1 Почва | ,,и ......... 1 Лист | ! 1 Хд(а+Ь) ' | Белок мкг/ыг|

|варианта! 1 1 (Бк/кг) | 1 (Бк/кг) |ю.галь/мг о.м. | *10~э ... |

1 1 1 . 1 Горох, К-143 1 ■ • •»

1 1 60,3+5,4 - 428,9+7 5 23,0+1,2 |

> | С* 1210,0+62,6 424,9+4,3 24,1+1,9 |

1 з 1950,р+108,4 153,6+21,4 407,6+4,1" 29,1+0,8 |

1 4 5530,0+264,1 863,2+76,2 358,8+11,8* 26,9+1,1 |

1 Б 14395,0+411,7 4577 ,£¿121,6 420,1+2,3 27,5+1,3 |

Лвпин, БСХа-332

Г 1 - 60,9+5,4 371,419,5 30,0+2,5 |

| 2 1210,0+62,6 135,0+18,8 325,9+9,7* 30,2+1,3 \

1 4 5530,0+264,1 779,2+81,2 295,2+12,8* 31,1+2,1 |

1 -б » 14355,0+411,7 • 4954, (>197,9 315,1+11,3" • 28,1+2,6 . | ... 1

Результаты, представленные на рис, 5 , отражает■ интенсив-кость включения метки из ?4С0г в- хлорофилл лис.^ев гороха и люпина различаэгщся концентрацией в них радиоцезия. Анализ подученных данных свидетельствует о том, -что с увеличением концентрации

рздкоцэзгл, как а листьях гороха, так и а листьях ашпа, способность их гсс:эдш'резать 14С0г сийхаэтся . Таким образен,'полученные результата подтворддаат прздполеяениэ сделанное вьиэ о тенденции к снияэшзэ гаяивятрвщя! йхорсфииз а листьях гороха и т-•П!5!3 под слиянием радиоактивного загрязнения и поглощенных радно-

нуклидоз.

2.2. Оценка сортовой и всзрасткой радотчугсгмшткссти проростков гороха по кктонсявкосгя' вкгзчениз иС-алшгаа и

353-метио;1ина в хлорсязгстикэ Зоян«.

Влияние облучения на Оело5«3225?ес>-:руэд;э слзтекм в листьях растений гороха, вырссвих'из.обдучснпын гшмз-яучгзд. пророскюз, оценивали по интенсивности взизчззаи метки 14С и - из ашно-югелот алаяииа и иетсонзша в хлороягастккэ Оеяка.

Анаяаз. результатов псказая.что'иашайльноэ вкгячэниэ 14с из ачач;п:а з бел!«! пр::суг;э сорту Богатырь. У сорта К-143 увеличение иятеиогацооти вкгшшм метки обнаружено тольта з варианта облучения пророст'"ев з 2-яштном возргзтв дозой 0,5 Гр в 1,4 рпза.Длл сорта Э-600 стмзчепо иегшгштельноэ увеличение гатевсязиссти включения мотки грн облучении ц 1-дневном возрасте - л 1,3 раза, при облучении дозой О,С Гр и 1,2 раза при 3 Гр, а при облучении в 2-дневяси возрасте замечено тср:.:о7.бинэ вквзчоюи !йотопа(Ркс.б).

При включении 353-метно:и:на для сортов Богатырь п К-143 наблюдали аналогичную картину (Рио.7). Сорт 3-ЕОО в этой ситуации ведет себя иначе: при облучении дозой 0,5 Гр в 1-дновпом возрасте наблюдали увеличение интенсивности включения метки з 2,0 раза, по сравнения с контролем,!! в 4,0 раза при облучении з 2-дневном возрасте. При облучении дозой 8 Гр в 3,4 и 5,0 раза, соответственно.

Таким образом, характер радиационного нарушения интенсивности синтеза хлоропластких белков в листьях различных сортов гороха свидетельствует о сортовой радиочувствительности гороха.

3. Физиологические и цитогенетические изменения у семян сформировавшихся при .радиоактивном загрязнении почвы и содержат»«

радионуклиды.

Анализ массы 1000 семян показав, что семена сформировавшиеся при повышеиом радиационном фоне имеют большую массу, чем контрольные (Табл.4), в то время как от степени загрязнения почни

'А рзи^/ыин шит жл

№8. ивц.

ее

У \

I;

ГСИХ

11

1 •

'•й

ЬМ. л №

Р-П , р

•г

Рио.Б. Бшшепяе иетки в молекулы - хлорофилла в ажосфзро 14С02 листьями расгеииЯ гороха и хэшша, ъирааржк на почвах, содергааих радионуклиду

Риа.6. Вккочекпэ ^-алашша в хлоропластныо белки ;проростков разных, сортов гороха, облучен^ пых в 1 и 2-дневноа гозрасто

1Г1

-"Мл I

Й^а+У • " ШЛИ езчеге* езфЗВД'

ешь/« вшхь/* езиыи/*

Рио.7. Вкаочоииэ 353-ьгатионш[а Риа.8. Содеджанио • хлорофилла и в хлоромастике бедки пророст- белка в лкзтьях 12-дневвых про-ков радзд сортов гороха, обду- росткоз люшва, внросзах из чеша в 1 и 2-дкевноу возрасте сеьгза с различным содержащей

цевия-137

Таблица 4.

Масса 1000 зоргн, знзргия прорастания и лабораторная всхожесть сеилН гороха я яаякка, инкорпорированных радионуклидами.

1 |Вари- 1 ■ 1 —1--- —г | Копц. 137СЙ в | Л.!асса 1000 | Энергия про- г - — ~ 1 { Всхожесть|

Г ант | езмонах Ёк/кг | • I аереа | # • .растения 1 • . 1 1

Горох, сорт Агат V 1 1

|КОНТр. ■ ' 0 105,2 ± 6,1 07,3 г 1,4 95,6 + 2,9 |

1 1 23,9 + 17,4 205,4 + 6,2 79,3 + 5,7* 02,2 + 1Д 1

1 2 32,3 +. 18,5 . •210,7 + 1,5* 81,3 + 4,0* С3,б + 3.2 |

1 з 69,9 + 17,4 242,1 + 6,6* 84,0 + 2,1" 95,5 + 1.1 1

1 5 746,1 +.41,4 209,5 + 3,0 63,4 + 5,2* 85,5 +1.0*1

Люпин, сорт НаЛИбОКСКИЙ 1

!кснтр. 0 112,4 + 0,3 39.3 + 4,6 59,3 + 4,9 |

1 1 73,3 ,+ 2,5 145,4 + 7,9* 49,0 + 5,0 58,6 ± 3,0 |

1 2 95,2 ' + 19,5 140,7 +4,5* 48,8 + 4,7 66,0 + 4,7 |

1 з .137,9 + 13,3 148,0 + 0,3* 46,0 +1,3 53,3 + 1.4.)

1 "4 1237,0+ 63,1 139,6 + 1,6* 46,1+1,7 53,6 + 1.4 I

1 5 8870,0+203,9 109,2,+ 1,4* 45,3 + 1,3 50,6 + 1.3 1 .. .1

(277.7 - 25555,0 В;/кг) и с'ешш радионуклида1,!!! сазяст.!ости по наблюдаотся. Получснкуэ результаты определения п лабораторных ус-лсе!!ях энергии прорастания и всхогести с сети показывает,. что различная степень затряашга сеуян шиша не приводит к значительна изменениям этих признаков. Для семян горха было хараотерно снижение энергии прорастания (по сразнеиэ с.контролем), а всхожесть менялась только у варианта с наибольшим содержанием 1Э7сз.

В модельных экспериментах на 12-дневных проростках гороха и люпина, 1 выращенных з водной культур? из семян содержат ч радионуклиды (Табл.4), наблюдали повыввние содержания фотосинтетических пигментов в сравнении с "чистили" семенами (Рис.8). Только в варианте с наименьшим содержанием радиоцезия и для гороха, и для люпина отмечено незначительное превышение содержания бе ка в контроле. В остальных вариантах наблюдается снижение этого показателя. Другие исследователи (Ткшкевич Т.К. и др.,1893) отмечали для семян люпина, инкорпорированных радионуклидами, увеличение скорости фотохимических реакций, активности ферментов и активное-

- и -

ти процзсссв, связанных с переккишм.окислением липидоз.

Учет хромосомных нарушений в митотичзския клот*сах порешав гороха и лапина показал достоверное прзвьконке частоты аберраций.

Таблица Б

Частота хромосомных аберраций в первом митоза проростков сешы гороха и люпина содзргацкх радионуклиды

I-1--:———--1

| | Количество аберраций |

| Вариант Ь-1—:-—;-1---——|-—;-Н

I | Мосты | Срагманты | Отставание |Всего ка 100 I

I___:-1_;_I__I___ ,,_['.[

горох, сорт Агат 1'1

контроль 0,3210,21 0.6410,12 1,09+0,21 2,0510,22 ! |

1. 0,3610,18 1,0710,24 2,1310,61* 3,32+0,41*1 |

2. 0,37+0,оа 0,9410,11 2,0110,29" 3,32+0,21*' |

3 0,4810,12 0,8910,05 1,67+0,11* 3,24+0,13*!|

5 ■ 1,0510.26* 2,8110,18*' 2,03+0,40" 6,89+0,26*!|

лапин, сорт НалиЗоюиий ' ||

контроль 0,4510,13 0,4110,04 0,3310,11 1,19+0,2? ¡1

1 0,44+0,31 0,6810,07* 0,97+0,12*' 2,0910,40 Ч

2 0,46+0,09 0,62+0,11 0,90+0,07" 1,93+0,12 |

3 0,6510,04 0,5310,09 0,69+0,03* 2,1310,17* |

4 0,6910,34 0,0710,13* 1,0210,21* 2,6210,33* |

& 0,9610,12 1,0410,26" 1,32+0,21" 3,3210,62* |

|-1---—-!_II—-____1

Выявлена тенденция к повышения частоны нарушений (ТаОл.Б) по "мера возрастания уровня загрязнения почвы и семян (Табл.4).

ВЫВОДУ

1. В модолыш акспераыоктах.при п .аа-оЗдученик проростков, разных сортов гороха на ранних стадиях оцтогеаова!. установлен различный характер цгиэцений оиитзза растворила белков, количества пигментов к нггаторых. датогенвтических • показателей в ;юр- • ипьк ыеристецах.

2. Показако, что озлучаииа проростков дозой 0,5 Гр. екзизеэ-цзе аэтивациа процэссоз поточного деления и приЕо&щзэ к ускорение роста корня, сопровождается сиихеике». радиоустойчивост;! к последуюцзму облучения' дозой 8 Гр, виража.-дася позвлгшшы в

клетках дополнительного колличества аберраций хромосом и увеличением на 24-26Z гибели меристем кор::л.

3. Установлена сортовая радиочувствительность одпо- и двухдневных проростков гороха по штоясшшости вшгсешга 14С-аланипа •и Э53-1/ет5шнина в хлоропластныэ белки,

# 4. Бри внешнем гамма-облучении двухдневных прсростгсоз гороха среднеспелого сота Белорусский 1 з терзал© доз 0,5 - 10 Гр увеличивается концентрация хлорофилла в листьях на фона сСдаго снижения количества растворимых белков и умэпьозаия сзетизкости фермента хлорофиллазы.

5. Выявлены сортовые различия з накоплении 137С.з и пз:п*онони-я.ч содержания хлорофилла' у растений гороха и хшяна* выращенных на почвах загрязненных раднснуклздг.\П1.

6. Впервые проведенные трехлетние шдельныэ полевые оксперн-менты по выращиванию растений из '"чистых" семян "пакетным ' методом" показали слабые изменения содержания хлорофилла и растворимых белков в листьях растений гсроха и люпина .в фазе цветения, выразившиеся' з виде тенденции к снижени» с ростом уровня загрязнения-почвы 137Cs .

7. Анализ сгмян гороха и люпина, содерлащих 1Э7Сз, выявил повышение частоты хромосомных^аберраций в меристематичаских клетках проростков. Снижение энергии прорастания, с ростом степени загрязнения, отмечено только для семян гороха.

Список опубликованных работ по теме диссертации:

1. йебракоза Ji.B., Ментик Т.А.. Шевердоз В.В. Использование метода "pH-тест" для определения поглощающей способности корне? различных видов и .сортов - растений при хроническом (внепнем и внутреннем) облучении.//Актуальные проблемы физиологии растений и генетики.Тез.докл.,Киев.-1992.- С.156. •

2. Шевердов В.В., Левданская В.В., Гончарова Н.В., Галоненко В.И. Радиобиологические эффекты у проростков гороха при действии внешнего гамма-облучения //Доклады AHB.-19Q2.- 36, N 11-12.- С. 1018-1021.

3. Гончарова Н.В.\ йебракова И.В. .Николаева Г'.Н., Грувевская О.М., Шевердов В.В.,• Гапоненко В.И. Биологические последствия миграции и накопления радионуклидов в растениях//ХУ Менделеевский съезд. Тез.докл., Минск:Наука и техника".- 1993.-1.- С.263.

4. Заболотный А.И..Гончарова Н.В.» Домаш В.И..Шевердов В.В.

- 18 -

мэш.ваино, Оллок, радызнушйви, клараф1л, аберадыя..

Пэта правд - комплексна! ацэкка ?плыау Еоикгшага востр.пга 1 хран1чкага гама-алрамекьвашщ i унухраяага апраченьвання, якоо ?сн1кае у вш1ку Mlrpauui рэдыенукл1да? у расл1нуЧ лакал1зацы1 У асобных органах 1 ткаиках, на жыццёва ваташ працэсы, ито адбыва-вцца $ арган!зма раал!кы.

Аб'ектам даследвашш з*п?дял1ся расл1ны сям1 са'рто^ гароху (Pisurn sativum L.) i трох сарто^ луб!ну ко^тага (Luplnus luteus L.)

Восграо апрамэкьваннэ праростка? гароху у 2-дзеннш узрооцэ # Штзрвале доза;? 0,5-10 Гр Быкл1кала павял1чэшш 1санцзнтрацы1 хлараф1ла на фойе агульнага пач!жзшш канцзктраци! бялку 1 памян-вэкня акты?насц1 фермента дзградаву1 хларзф1ла -хлараф1лазы.

У мадзльных пашвш экспериментах паказана, што у4 палявых умовах Быяненн1 канцзктрацу1 хлараф!ла 1 бялку $ люце расл1н гароху 1 луб1ну i залегшасц! ад узроу'ня забрудасвшня глсбы радые-иукл1дгм1 ке маэць ггисал&чернага хграктару, яны еыя^лшоць хутчзй тзндзнцыз да пан!жзнкя, вто пацвержываецца пан1кэкнем здольнасц! с1пгззаваць'новыя малекулы хлараф1лу.

Выявление энергИ прарастання 1 усходкаоД несения, акое сфар!,!1раваласп ва ^ыовач хран1чнага апрзмзньвакня 1 Утрьшл1вае радыекукл1ды, не па-азала внач!Ш змянешш^ гэтих прышзт, у той час, як ул1к храчасомных аберацый Еиовзтл!^ павял1чзнна частати пашкоджання^ па мара взрастания ^ароупа Утрымапнл 137-Cs у насен-н1 гароху 1 луб1ну. . . i

S18.ÎMARY

V.V.Sheverdov. Synthesis of chlorophyll and protein and the state of root rraristems in plants of ths lccur.o family subjected to ionizing radiation •

Keywords: acute eaTKia-irradistlon, chronic irradiation, chlorophyll, protein, radionuclide, aberration, .

Tho goal of study is a comprehensive estimation of tha eh-teinal acute aid chronic gamma-irradiation and Internal irradiation induced by migration of radionuclides into the plant and localisation in its particular organs and tiuues on vital processes in the plant organism.

Plants of seven varieties of the pea (Plsira sativum L.) and

three varieties of yeiloa lupine (Lupines Mens L.j sen objects of study.

Acute Irradiation of Z-day-old poa seedlings at dososs cf 0,5 to 10 Gy increased the chlorophyll concentration against the background of, the total d-screase ih the protoin concentration and the activity r" chlorophyllaso, the enzyse of chlorophyll degradation.

htodel field ehpcrir.cnts' have chran that In flild conditions changes in th9 chlorophyll and protein concentrations in ths psa and lupine leaves as a function of tho level of rsdlcn'Jolldo contamination in the soil do not show regular trends, but rather a tendency of declining, which is ccnflrcoa by decroere of tha ability to synthesize new chlorophyll nsolccules. .

Determination of the germination energy end rate of sesds developed under chronic Irradiation and containing radionuclides did not chow eny substantial changes in these indices, whereas the account of chrbrosornal aberrations revealed increase in tin incidence of. damages with the 137U3 contents in pea and lupine seeds.' •

Подписано в почать 22.05.95. Формат 60x84 1/16. Офсетная печать.

Усл.поч.л. 1:25. Уч.-изд.л. 1,19,- ^ Тираж 100 экз._Заказ 209.

БелНЙИ экономики и информации АПК. 220108, Минск, ул. Казинца, 103.