Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Цитогенетические эффекты некоторых регуляторов роста растений

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Цитогенетические эффекты некоторых регуляторов роста растений"

АКАДЕМИЯ НАУК АЗЕРБАЙДЖАНСКОЙ РЕСПУБЛИКИ ИНСТИТУТ ГЕНЕТИКИ И СЕЛЕКЦИИ

РГ8 Р - 5 ДПР 1933

На правах рукописи

НАГИЕВА ДЖЕЙРАН НЛР1ШАН кызы

ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ НЕКОТОРЫХ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА РАСТЕНИЙ

03.00.15—ГЕНЕТИКА

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Баку —1093

Работа выполнена в Институте генетики и селекции Академии Наук Азербайджанской Республики.

Научные руководители:

академик АН Азерб.Рес., доктор биологических наук, профессор Алекперов У. К.,

кандидат биологических наук Мехти-заде Е. Р.

Официальные оппоненты:

доктор биологических паук Ахундова Э. М.

кандидат биологических наук Шафи-заде С. И.

Ведущее учреждение:, Институт овощеводства Министерства сельского хозяйства Азерб.Респ.

Защита диссертации состоится « С} » гЛО^УИ 1993 г. в « -¿О » часов па заседании Специализированного совета Д 004.20.01 по присуждению ученой степени доктора биологических наук п Институте генетики и селекции АН Азерб. Респ. (370606, г. Баку, пр. Азадлыг, 155).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института генетики и селекции АН Азерб.Респ.

Автореферат разослан « » ¿¡И&ур^сЛ 1993 г.

Ученый секретарь Специализированного совета доктор биологических наук

А. А. Алиек

ОБ£АЯ ХАРАКТЕР,¡1Л'ЙкА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.Современная экологическая'смтуашя складывается таким образом,что среда обитания кивых существ все более насыщается факторами, не свойственными ей в норме.Обладая повышенной мутагенной активностью,она несут с собой опасность текущих я отдаленных генетических последствий дня всех (].орм органического мира( Алекперов, 1979,19Ь4).В связи с этим важное значение приобретают доследования.направленные на. раскрытие путей'сохранения и защиты генофонда ( Áo/7>r( JMtcpacv, ffMfj ¿ta/., I9ü6; Hatbncw, Sharntlj ISSQ).

Они проводятся в рамках такой актуальной проблемы,как антныутаге-нез.^енокенология и закономерности которой разработаны в ряде основополагающих работС^^'е^ Sulléaif/; 1952!Дубанпн,Щербаков,1S64;Тур-бкн,Гончарова,1УС0;Рс*ицкий,Моссэ,1565;Алекперов,I&67).Одни« из перспективных направлений ее исследования является выявление биологиче-ск.1 активных веаесгв с ант;илутагенными свойствам и разработка на основе их применения способов управления надежностью функционирования наследственной системы организмов в неблагоприятных условиях

мутагенного загрязнения среда.На сегодняшний день известно и класс-кфидировано по антшлутагенному действию множество биологически активных соединений разной природа( Алекперов,I&84; Алекперов, »iexr д-за-де,1989).Но ни одно из них не нашло широкого применения в растенле-водстве.

Однако существует обширная группа соединений,известная как регуляторы роста растений.Согласно современным представлениям о месте и роли этих соединений в ¡жизнедеятельности растительных организмов, они в отличие от любого другого метаболита регулируют направленность всего метаболизма клеток.вызывая изменения в их структурной организации и функциональной активнссги(Гамбург,19?6;Муромцев,Агш.с-тсва.I9L4;Кулаева,1978,IS8H¡Долевой,IS6¿;Jорлнг,Филипс,1984 и др.). При этом существующие в литературе сведения о генетической ективно-

сгя регуляторов роста носяг противоречивый характер.Лля одних и тех же соединений этого класса не одинаковых оСьектах.и зачастую в од-нсм и том ие диапазоне концентраций разнив авторам: установлены мутагенные,радпосенссСилизирувдие и антимутагеиные свойства.Еместе с тем известна важная регуляторяая роль ^итсгорконов в таком интегральном явлении,как устойчивость растительных спсте;/.( Алекперов,.«ех-тц-заде,156Ь),В связи с "этим есть ооьективные предпосылки для прогнозирования вероятности проявления этой обширной группой'соединений мадшХашрущего влияния не устойчивость генетической системы растений к мутагенным факторам среды.

Ьель исследования.Ьель настоящей работы заключалась ь выявлении возможных аатиг/утагеяных свойств регуляторов роста и разработке на згой основе способов их применения для профилактики а нейтрализация ген емче скос последствий воздействия на растения мутагенных факторов разной природы.

Задачи исследования.В соответствии с поставленной нельв резались следуйте задачи:

1. Изуче'ние кодифицирующего действия регуляторов роста на характер и уровень спонтанного и индуцированного естественным старением семян мутационного процесса у сортов и видов растений.

2. Выявить модифицирующий э|фект воздействия р-егуляторов роста на радлашоникй а хпшческий мутагенез у растений.

3. Определить опгидильные дозы,сроки и разработать способы применения регуляторов роста для закаты,генетической систеш растений от мутагенных факторов разной природы.

Научная новизна работы.Впервые для таких регуляторов роста,как ауксин, -яафтялуисусная кнслога.гпббереллин А3,линеглн,ебсшзо-вая кислота и хдорхоланхлорид,на разных растительных объектах и с использованием различных мутационных гестов,в определенном,устано-

пленном для каждого препарата диапазоне концентраций,выявлена антимутагенная направленность их кодириц.-рущего влияния на мутационный прсиесс, индуцированный естественным старением семян и факторами физико-химической природа.Для широкого диапазона испытанных концентраций этих ^изислогически активных соединений установлено отсутствие вито- и генотокслчности.Определены уровень $изаологичностл,степень эффективности и универсальность их ентимутагенного действия,По соответствию исследованных регуляторов роста указанным критериям обосновывается возможность выделения их в новый класс антпмутагенных препаратов многоцелевого назначения я тем самым раскаивается неизвестная ранее сфера применения этих препаратов в растениеводстве.

Практическое значение раооты. Аля таких регуляторов роста,как Ауксин,Гпббереллин.Нинагпн и Хлорхолинхлорид разработаны оптимальные дозы,сроки и способы их применения на зерновых (пленкца).технических (хлопчатник) и овощных (лук,томаты)сельскохозяйственных культурах для предотвращения ¡/утагеняого эффекта естественного старения семян,генетических последствий обработки растений гербицид-ным препаратом 2,4-Д; радиационного поражения я влияния комплекса факторов в условиях реального космического полета на орбитальных станциях.

Апробация работы. Материалы настоящей работы докладывались на III и 1У0пшозяуме по регуляторам роста растений (Варна,Болгария 1Ь81,19Ь6)¡на 1 Всесоюзной конференции "Регуляторы роста растений" (Москва 19о1) ¡17 Всесоюзном Съезде Генет.и Селекц.(ВОГии) (Кишинев,19Ь1) ¡1У Сьезде Генет.и Селекц.(Аз.ОГиО), (Ьаку,19с31) ',на конференции колодах учешх йн-та ботаники (Ьаку,1984,19Ьб) ¡на У Сьезде •ВОГиС (Москва, 19Ь7)уна заседании секции генетических аспектов в проблеме "человек и биосфера"на тему"аколого~генетичесю;й монитор инг состояния окружающей среды" .(Караканда Д99и).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 17 работ.

Обь ем работы. Диссертация изложена на 130 страницах машинописного текста,состоит из введения, 6 глав,заключения,выводов,ыишчает 3V таблиц, 23 рисунка.Список литературы включает 19о наименования, в том числе tití на русском яз we.

Материалы и методы исследования. *

Изучались онтогенетические эффекты следующих регуляторов роста: ауксина(КУК) ,его аналогов -^-нафтилуксусной кислоты( сА -НУК) и 2,4 Дихлорфеноксиуксуснои кислоты¡гиббередлина А3(ГЬ) ;кинетпна(Ю ;абсцк зовой кислогы(АБК)м хлсрхолкнхлоридЦХЬХ).

Для госледоваавя генетической актквассга указанных препаратов использовали в качестве растительных оСьектов лук-батун,томаты,горох, озимая ойенлиа.средневолокнпстый хлопчатник,а такке арабпдопсис {J-iaéidopscs tha&ana раоа£*).

Б качестве индукторов мутаций применяли физические,химические мутагены и факторы космического полета.Гамма-облучение семян расте-

сп

цац в дозах 10,60,¿0 и I6U Тй проводили на установке Eiy¡U,-2L(Jü С^ с модностью 62 рад/сек.в Секторе родаавкошшх исследований АН Аз. Республике.

Обработку семян распний. химическим алкилирущим агентом Л'-ш1трозо-1летиилочеьйной(Н.(«7|) проводили путем их замачивания в течение 3-х + 6 часов в 0,025» растворе мутагена с последующей Ь,5 часовой отмывкой в водопроводной воде.

¡'¿угагенное воздействие факторов космического полета (íHK)npOEO-далось путем экспонирования семян растений в условиях реального космического полета на орбитальных станциях в течение 32-х и 522-х дней.

Определение генетической активности исследуемых препаратов прс-водплл по таким мугационякм тестам как аберрации хромосом в шнозе и целээе.а также по экоркон-teciy ¡¿авлера(<#«Л&t ,1963).

Дозы и ерики обработки секьн 'растений регуляторами роста право-

дятся в соответствующих разделах описания результатов экспериментальных исследований.Эффективность модифицирующего влияния регуляторов

роста определялась до формуле О - М , Ю055 где О-частота аберраций

"Пз

хромосом индуцированных агентов; М-модифшцированная препаратом частота аберраций хромосом.

Все полученные экспериментальные данные подвергнут статистической обработке известным математическим методом (Ленин Г.Ф.,1980).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОКУДДШЕ

I.Влияние регуляторов роста на спонтанный мутационный процесс у растений.

Регуляторы рсста-обширная группа разнородных соединений,объединяемая по морфо-функциональнкм эффектам проявления их воздействия на растительный организм.имеются многочисленные и противоречивые данные о генетической активности этих со единений.Нередко при использовании одного и того не растительного обьекта по одному и тому же патогенетическому тесту,для довольно узкого и,зачастую, дерекрывак>-щегося диапозона концентраций таких известных регуляторов роста, как ауксин,гиббереллиц и кинетин,разными авторами описывается наличие или отсутствие у них мутагенного свойства,радиосенсибилизирую-щий ии радиспрогекторный эффекты,а в отдельных случаях и антяыута-геняое действие.В связи с этим было предпринято исследование генетических э;ф-ектов таких регуляторов роста,как ауксин, о<,-нафтилук-сусная кислота,гкббереллин А3,кинетин,абсцизовая кислота и хлорцсолин-хлорад с использованием разных растительных обьектов по различным мутационным тестам и для широкого, диапазона их концентраций.

Результатами исследований прежде было установлено,что рег^лято-,ры роста оказывают модифицирующее влияние яа спонтанный мутационный процесс у разных растительных обьечтов.Но в зависимости от применяемых концентраций оно было различным л Не всегда адекватным их известному воздействию на ростовую функции.Анализ данных по тесту

аберраций анафаз них хромоссм на растительном обьекте ^/Д'«^ /1-г>-^¿еьим доказал, что при 65-ти часовой экспозиции семян на растворах ИУК, </■ -Н/К.ГКз или К в концентрация ЮООмкг/мл имеет место шгибированае роста зарсдылевых корней(табл.1).

Таблица I. 4

Влияние высоких концентраций фигсгормснов на '-.асготу аберраций хромосом в клетках корневой мер*отека растений лука-батуна.

1 1 а «ЗЕЧ 1 ОВО й концепт - А Н А ^ А 3 к

раипи, г/лг/мд вещество частота измененных клеток Р

йзоо СИ* о п

0 0 ьода о! о.^о и,57

иУК ннгпбирорание всхожести сегош

1ь00 гк3 « к и 11

К 1 -\1 ■1 ■ ■■ п--—н----- -п—

ш; Ь2 7,3и * и,76 < 0,Съ1

я 500 гк3 В8 Ь,44 ± 0,66 < 0,001

а к 90 11,15 t 1Д1 < 0,001

а ¡Г йУК 32 <¡,50 ± 0,44 > 0,05

ю ю 100 гк3 56 . 5,51 * и,71 < и,001

к 47 4,42 ± и,63 > 0,05

¡¡УК ь5 13,30 * 1,35 « или!

1000 с*-НУ К пнгпбироБание всхожести се;.лн

ГК3 191 18,35 ± 1,2и

к 146 21,'¿О * 1,56 < 0,ь1

мУК 5У- 5,иь и,69 •£"0,02<0,Ь5

<я 500 (к - КУК 96 12,2х * 0,16 < 0,0и1

° . СО 77 7,75 t 0,85 и,(Л

ЕР к 64 , 7,22 1 0,75 г 0,01

' ИУК за 3,00 * 0,52 >0,05

100 сА -НУК 65 6,47 . - 0,77 '>0,05

ГК3 . 61 6,39 ± 0,79 >0,05

а . 40 З.УЗ 0,61 >0,05 •

При более низких концентрациях 50Сыкг/мл к. в той же экспозиции указанные регуляторы роста оказывают лишь мутагенное действие.Сокращение же времени экспозиции семян на растворах фитогормонов до 24-х часов привело к тому,что мутагенный эффект их воздействия проявляется во всех трех испытуемых конценграциях.Но уне начиная с концентрации 1сьмкг/мл,наблюдается отсутствие мутагенного действ:« фитогормонов на раст¡¡тельный организм.Частота структурных перестроек хромосом в этом опытном йаряааге дня указанных выше фитогормонов не превышает контрольный (спонтанный) уровень мутебильности(табл.1). Более того,при оценке цитогенетической активности ИУК.ГКзД использование растений лука-батуна,пшеницы и хлопчатника с более высоким уровнем спонтанной мутабильностн хромосом позволило установить,что в диапазоне концентраций от 1Ц>ш/мл до 1-10~^мкг/мл они оказывают стабилизирующее влияние на мутационный процесс.Наблюдается снижение частоты структурных перестроек хромосом.Закономерность такого изменения частоты аберраций хромосом под влиянием фитогормонов в убывающем ряду испытуемых концентраций имеет хагакгер одновершинной кривой.Максимум эффекта стабилизация спонтанного уровня мутационной активности генома у растений под влиянием фитогормйнов отмечается в вариантах с применением юс концентраций для иУК- ЫСТЧ'-кг/мл, для ГК3 - 1,10~1 и 1'10-2мкг/мл, К- 1мкг/'мл(табл.2).Лотя,как можно заметить из приведенных экспериментальных данных,явно выраженной • концентрационной зависимости у модифицирующего эфхфекта действия фитогормонов на спонтанный мутагенез не обнаруживается.Не всегда . адекватными выявленной закономерности проявления у них генетической активности было действие регуляторов роста на митотическую активность клеток в корнеЕОй меристеме растений.Анализ распределения клеток по фазам митогяческога цикла не ьыявил какях-лябо существенных изменений в зависимости от применяемых концентраций регуляторов роста.Изучение влияния их .в концентрациях,приводящих к ма-

коимадьиоцу снижению частоты сдснтанных аберрааих хромосом на кине тику пролиферативной активности клеток корневой мерисгемк растении У дука-оатуна,такле не выявило значимых различий между контрольным и опытным вариантами.

Таблица 4.

Модафацирудщее действие фитогорконов на частоту спонтанни аберраций хромосом в клетках корневой меристемы растений лука-Сатуяа.

Варианты, Вещество А Н А & А 3 Ы

концентрации мкг/мл частота измененных клеток р

п Л{ ± м

Контроль вода 213 6,за ± ь,42 -

УУК 5а 3,6ь * 0.47 ^ 0,001

100 ГК3 43 5,5и ± 0,76 > 0,и5

К 49 5,30 1 0,74 ;> и,05

Ш 54 3,36 £ 0,45 0,001

10 гк3 4,08 * 0,64 <■ 0,01

к 3,85 ^ 0,70 «с'и.Ох -

от 65 3,46 0,43 <: 0,001

г гк3 31 3,69 0,68 <0,0.1.

к • 19 2,32 0,64 <0,001

■ I -Ю-1 ''¡УК 40 2,51 ± 0,39 <.'<0,001

гк, 21 2,68 ± 0,5В <0.001

к 27 3,53 1 0,66' < 0,001

шк 23 3,40 * 0,43 С 0,001

1 .10~2 ГК3 20 ¿,47 ±0,54 <- 0,001

к 27 3,24 1 0,64 <Г 0,001

ЛУК 26 3,62 1 о,45 < 0,001

1 -1СГ5 ГКз 30 3,51 1 о'.бЗ < 0.001

к ' ■ 49' 4,8'< ±- 0,67 >0,05

йУК 79 4,ЗЬ £ 0,4У 0,01 >о,0о.

I • ю-5 ГКз 38 ' 4,09 0,Б5 г: 0,01 ' "

к 46 5,01 - б,7г >0,05

На этом основании лаждо предположить,что обнаруживаемый феномен снижения частоты спонтанных аберраций покосом под влиянием фитогормонов не есть проявление известных свойств регуляторов роста растений, а свидетельствует об енткмутагенной направленности их модифицирующего действия на генетические процессы.

Аналогичные данные по патогенетической активности получены для абспизовой кислоты в диапазоне испытуе;.шх концентраций от 1шг/мл

до X. 10~4ъш/мл дяя холинхлсрида-при применении его в концентраци-—4

ях от Ш/о до 1.10' В последнем случай обработку семенного матера-ала разным концентрациями XXX проводили не путем замачивания,как это имело место п^и применении других регуляторов роста,а методом так называемой "сухой обработки" с расходом рабочих растворов в зависимости от сельскохозяйственной культуры из расчета 30 + 100мл на 1 кг семян. ' •

Таким образ ом, результатами исследована цитогекетической активности таких известных регуляторов роста кек ауксин а его аналог ек -н&фгплуксусная кислота,гиббереллин.кинетин.абсцизовая кислота & хлорхолинхлорид,показано,что в широком диапазоне испытуемых концентраций и вне зависимости от своей принадлежности к тому или иному массу химических соединений они не проявляют самостоятельной мутагенной активности.Более того выявлен феномен стабилизации или имеющих место (¡¡люктуавдй спонтанного уровня мутабяльяости у разных растительных обьектов.йри этом отмечается,что обнаруживаемый эффект не есть проявление известных свойств исследуемых регуляторов роста, а свидетельствует об антыиутагенной направленности га модифицирующего действия на генетические процессы.

2. Влияние -регуляторов роста на радиационный мутагенез у растений. Предотвращение генетических последствий лучевого поражения растений одно из'актуальных направлений в общебиологической проблеме

регуляции устойчивости хивы'х систем к неблагоприятным факторам.Среди различных аспектов ее реиения важное место занимают исследования радиопротекторов.На сегодшшннй день для многих химических соединений разной природы,в том числе и таких физиологически активных веществ,как регуляторы роста,выявлены, радиопротекторные свойстваЛ1о как уже отмечалось,сведения о генетических аффектах радиоыодифицируэде-го действия регуляторов роста противоречивы.Зачастую их радиопротекторные свойства обнаруживаются в мутагенных дозах.В связи с этим нами предпринято исследование модифицирующего влияния регуляторов роста на индуцированный гамла-сблучением мутационный процесс у растений в тех их концентрациях,для которых было установлено отсутствие мутагенной активности.

Анализ данных по тесту аберраций анафазиых хромосом на растительном объеме -A¿¿¿u.rr¡ ^cíÍuÍosum показывает,что после гамма-облучения семян 24-х часовая экспозиция их на растворах .¡УК,ГК3,К в концентрациях от ICO до 1'10-^мкг/ш приводит к нейтрализации мутагенного воздействия радиации.Прячем в вариантах с применением этих регуляторов роста в концентрациях 1+1'20-;гмкг/мл частота аберраций хромосом ниже контрольного(спонтанного)уровня мутабильности(табл.З).

Аналогичные дачные получены и при изучении модифицирующего влияния фитогормонов на радиационный мутагенез по тесту аберраций хромосом в ыейозе и хлорофильных мутаций в семьях li¿ поколения растений гороха,а также по эмбрион-тесту у арабидопсиса.Установленный таким образом эффект нейтрализации разных типов мутационных изменений на различных растительных объектах свидетельствует об универсальности радиомодлфидарущего антикутагеяаого действия этих фито-гормонов.Радиопротекторный эффект установлен такяе и для таких регуляторов роста,как абсцизовая кислоты (АБК) и хлорхолянхлорнд{ХХХ). Применение ЛЬК в концентрациях от 1мкг/мл до 1*10~5мкг/ш,а XXI в концентрациях I-IO"2^, I-IO"4^ я для обработки облученных

- и -

семян приводит к нейтрализации генетических последствий лучевого поражения растений.Максимум радиопрот^кторяого антимутагенного действия обнаруживается для АЬК в концентрации 1»10"*мкг/мл,а для XXX

Аошшца о.

Модифицирующее действие фптогорыояов на частоту аберраций хромосом в клетках корневой меристемы растений лука-багуна,индуцированных гамма-облучением семян.

Варианты Вещество А Н А Ф А 3 Ы ■

концентрация, мкг/ мл частота аберраций хромосом /7 Л* ± т Р к облучению

Контроль вода <¡13 6.32 1 0.42

Облучение 10 ГЙ 187 10,48 * 0,72 -

ПУК 52 5,81 £ 0.78 < 0,001

100 гкя 50 5,21 0,72 0,001

к 48 6,87 + 0,96 <0,001

10 ЯУК 39 ■5,16 . + 0,8.0 ' < 0,001

гк3 33 4,53 £ 1 0,71 < 0,001

¡с 41 4,56. £ .. 0,69 О.ОСЯ

ИУК 31 4,13 £ 0,73 < 0,001

I гк3 29 3,75 t О'.бН < 0,001

к 25 3,22 1 0,63 < 0,001

Ью-1 <1УК 26 3,32 ±. 0,64 < 0,001

ГКз 36 3,98 1 о;б5- < О'.ОО!

к ■ 25 2,96 1 0.58 < 0,001

ш 46 "" 4,7В ± О.ЬУ < 0,001

1-Ю'2 гк3 33 4,09 1 0,69 <0,001

к 34 3,63 ± 0,61 < 0,001

ИУК 43 5,19 ± 0,77 <• а,ооI

1-ДГ3 ГКгч 34 4,79 + 0,80 < 0,001

к 44 4,48 0,66 < а,001

1-Ю"5 ИУК 52 5,63 ' + «— 0,76 < о,оо1

гк., 47 5,35 + 0.76 < 0,001

к 49 4,85 + 0,67 <0,001

>ч

I §

* Я

I £

К

V) £

1617 ■

а-15 ■ /»■■ 13-¡2 • 11-Ю-9' в ■ 7 ■ 65ц..

3-Я--/■• О -

А

II

§

/ Л 3 Н 5 6 7 В

1 а. з'ч'г

обл. +АЁК 1мкг/мл

обл. +АБН 1С"*.,

обл. +АБК

обл. +ДБК ю;5,,

3. 4'

5' &■

7- обл. +АБК

8- обл. +АБК 107?,

Концентрация

Рис.1. Модифицирующее действие фптогормонов на хромосом в клаткях корневой меристзмы раотенуй кндуотрорзлных гамма-облучением семто.

1. Контроль Бода . ' 3- обл. + XXX

2. Контроль облучение 4~ 0<5л' + ххх

5- обл. + XXX

частоту абертатг^Я лука-батуна,

3. Влияние регуляторов роста на химический мутагенез у растений.

Современная экологическая ситуация характеризуется наличием в среде обитания живых организмов мутагенных факторов не только (¡изичес-кой.но я химической природы.Это обширнейший класс газообразных,жидких и твердых химических соединений,который во все больших масштабах' загрязняет атмосферу.гидросферу и литосферу.Для их воздействия на. растительные организмы представляло интерес изучение антимугагенных свойств регуляторов роста.

Анализ результатов исследования показал,что ппстмутагенная обработка семян ауксином,гибОереллином или кинетином в концентрациях от 1С0мкг/мл до Х'Ю^ккг/мл.а в случае с применением абсцязовой кисло-

гр

ты от хмкг/кл до.!• 11Г мкг/мл,приводит к снижению уровня структурных нарушений хромосом в клетках корневой меристемы у растений лука-Сагуна.вызванных воздействием химического мутагенного агента НМ>]. Достоверный эффект нейтрализация гормональным фактором генетических последствий мутагенного воздействия достигается во всех опытных ва-риантах.Закономерность проявления антимутагенного модифицирующего действия регуляторов роста на химически индуцированный мутационный процесс в убывающем ряду их испытуемых концентраций выражается одновершинной кривой с максимумом в варианте с применением ЙУК,ГК3 и К ь концентрации Кжг/кл.а АБК - I* 10"''мкг/мл. Более того частота аберраций хромосом в этих опытных вариантах ниже контрольного(спонган-кого)уролня 1Аугабильности(табл.4).Ири этом отмечается,что характер и уровень изменения ангнмутагенной активности фитогормонов не находит отражения в спектре структурных перестроек хромосом,в распределении типов которых отсутствуют значимые различия между контрольным я опытным вариантами, л аишние фктогормонов на пролиферативную активность клеток в корневой меристеме не адекватно проявлению закономерной зависимости проявления их антимутагенной активкосги от

применяемой концентрации.В ряде опытных вариантов имеет место лишь восстановление пролиферативной активности клеток в корневой меристеме растений до контрольного уровня.Но поскольку вне зависимости от этого фитогормоны во всех испытуемых концентрациях полностью нейтрализуют генетические последствия кутитеиного ьоздейсгвия.тс мокко предположить,такие как к в случае с радиационным мутагенезом,что модифицирующее ангимутаганное действие этих препаратов не является

следствием проявления шс известных свойств,как регуляторов роста.

Таблица 4.

модифицирующее действие ф^тогормонов на частоту аберраций хромосом в клетках корневой меристемы растений лука-батуна индуцированных /*/- нитрозометилмочеьиной.

варианты . концентрации, мкг/мл Вещество А Н А АЗЫ

частота аберраций хромосом п .м + т > Р

Контроль вода ¿13 6,32 + 0.42

' Контроль Н1Й4 448 12,10 0,54

100 ЙУК< ГК3 К 48 ео 5? • 5,48 7,43 6.43 + + + 0,83 и,79 0.83 ¿Г 0,001

Ю шк ГКз к 38 59 62 4,70 7,43 6,12 1 ± 0,74 0,93 0,75 0,001 '

1 к к 24 29 32 3,10 3.69 3.70 + + 6,63 0,67 0,64 £ 0,001

.ьи-1 ИУК ГКз к II 60 5^29 ± ± + 0,66 0,66 ^ 0,001

I- Ю"2 ИУК гкч к 3 27 57 53 4,19 6,26 5,71. ± + + 0,79 0,81 0,76 < 0,001

I 'Ю-3 ИУК гк3 к 3 43 81 56 4,83 9,07 6,53 + ± 0,72 0,96 0,84 0,001

I -Ю"6 ИУК гк3 49 • 85 5.18 8,20 + ■ + 0,72 • 0,85 <0,001

к 60 6,59 + 0.82

Кроме того,установлена принципиальная возможность г'енозащитного действия гормонального фактора при введение экзогенного препарата

до мутагенного воздействия. На примера кинетина показано,что независимо от применяемой концентрации фитогормона а длительности экспозиции семян в растворах этого препарата,частота аберраций хромосом в клетках корневой меристемы у растений лука-батуна сохраняется на контрольном (спонтанном) уровне мутирования и после мутагенного воздействия химического агента гМ«. Отмечается также отсутствие концентрационной зависимости в проявлении фитогормоном антимутагенного свойства (рас.2).

26Т

V

*

? го

О

й № >

"а

5 ' ^ 8

нос об

Аонценг/хзцшг кинеп/яа, №/л>л.

Рис.2. Влияние гредмут&гчиной обработка семян кмнэтином на динамику аберрашй хромосом в клетках корневой меристемы растений лука-батуна,индушровшшмх НММ (0,02$).

4. Пути практического использования ангимутагенных свойств регуляторов роста растений.

Основываясь на собственных экспериментальных данных об антимута-

генаой активности регуляторов роста наш предпринята попытка показать принципиальную возможность применения некоторых из них для предотвращения мутагенного воздействия факторов космического полета, г ербицидно го препарата 2,4-Д и радиации.Результатами исследований установлено,что уже 82-х дневное экспонирование семян в условиях реального космического полета,в отличие от такого же по длительности их хранения в наземных условиях,вызывает возрастание частоты аберраций хромосом в клетках корневой меристемы растений по сравне-рчю с исходным уровнем мугабилыюсги.мутагенный эффект наземного хранения семян проявляется при Солее длительном их хранении в течение 522-х дней.При такодо ке по длительности экспонирования семян ■в условиях реального космического полета отмечается сенсибилизация мутагенного аффекта действия естественного их старения.Последующий анализ данных,представленных в таблице 5,показывает,что при обработке семян ПУК после В2-х дневного их экспонирования в условиях космического полета частота индуцированных ¿КД аберраций хромосом в клетках корневой меристемы растений снижается до исходного уровня. Б отсутствие же воздействия ¡Ш1,иря обработке ¡;УН партии семян 82-х дневного наземного хранения определяемый уровень кутабильнос-

ти хромосом бил ниже исходного.Аналогичные данные получены при обработке семаи. другим фитогормоном кшетшом после их длительного

(522-х дневного) хранения в наземных условиях или действия факторов космического полета.

Как'видно из данных под влиянием гормонального фактора частота

аберраций хрокосом в клешах корневой меристемы растений,индуцированных длительным хранением сешш в наземных услов!йа шш воздействием на них ФЫ1, снижается до контрольного уровня мутабильности

(табл.5).

Таблица 5.

лсди;][ ¡.пирующее действле 11УК а К в концентрации мкг/г/л на частоту аберраций хромосом в клетках корневой меристемы у лука-батуна^ндуцированных воздействием факторов космического полета (Ф1Л) и хранением в наземных условиях.

»У.: Ьар/.ангы 44 :Стога аберраций хромосом м- г н? *

1. Контроль( начало эксперимента) 5,71 + 0,55 -

2. Контроль (62 дня) 6, Ь6 + 0,55 1,61

3. Контроль (82 дм + ЬУК 3,42 + 0,67 4,07

4. ФЫ1 (82 дня) 9,72 + 0,66 3,20

5. 'Ш1 (82 дня) + .¡УК 5,44 + 0,69 3,94

6. Контроль {$¿2 дня) Л,36 + 1,07 4,71

7. Контроль (5<;2 дня) + К 6,20 + 0,83 3,82

8. Ш1 (-522 дня) 14,32 + 0.56 2,06

ФКП (522 дня) + К 7,41 + 0,89 5,27

^'//-вычислены меяду 1 я 2,5; 2 и 3,4; 6 и 7,8; 4 и 5;

6 и 9 вариантами. На примере этого фптогормона показана такхе возможность применения регуляторов роста для нейтрализации'мутагенного эффекта герби-иидного препарата 2,4-Д.Как видно из представленных на рисунке 3 экспериментальных данных,6-тя часовая обработка семян пшеницы и хлопчатника гербицидом уже в концентрациях Юмкг/мл оказывает мутагенное действие на клетки корневой меристемы растений.Однако,если после такой обработки 2,4-Д семена в течение 24-х часов замачивали на растворах шеша с концентрацией от 1См<г/мл до 1*Ю~^(/£г/мл, наблюдалось снижение частоты аберраций хромосом,индуцированных гербицидом в клетках корневой меристемы расгский.до контрольного у роз-

т-

кИО

Ье-

ъ

Я«' »

£

я о

¡2

I.Контроль пода

2-К ГЮмкг/мл

3-К Юмкг/мл 4ГК 10_1мкг/мл

1°"3мкг/мл

а) б часов

б) 12 часов

Рис.Влияние кинетика (К) на частоту аберраций хромосом с клетках корневой меристемы гшенида Б-1(беэостая I),индуцированных герби-шдным препаратом 2,4-Д.

ня мутабильности.Оптимальная концентрация гормонального фактора, под влиянием которого происходит полная нейтрализация генотоксачес-кого действия гербицидного препарата,составляет 1*10~*мкг/м.

Возможность защиты-генома растений от мутагенного воздействия радиации показана на примере применения ретарданта роста хлорхолин-хлорида.Для этого семена пшеницы .за 4-6 дней до .облучения подвергали импульсной обработке отечественным препаратом Ш. в концентрациях I%, 1'Ю"1^; 1-Ю"3^, 1-Ю~Н с расходом рабочих растворов из расчета 100мл на 1кг семян и затем просушивали 'их на воздухе. Далее часть обработанных и необработанных семян подвергали

1

гамма-облучению в дозах В Гй и 16 ГЙ.Как видно из данных представленных на рисунке 4, эффективность имеющей место защиты генома растений от радиационного поражения в убывающем ряду применяемых концентраций ХЛХ,изменяется по типу одновершинной кривой.Причем независимо от дозы гамма-облучения максимум радиопротекторного эффекта ретарданта роста наблюдается в концентрации 1*10"^,где частота аберраций хромосом почти не превышает контрольный уровень мутабильности.Таким образом.результаты исследований возможности практического применения регуляторов роста свидетельствуют.что их влияние на мутационную активность генома растений,проявляодейоя вне зависимости от природа индушбельных мутагенных факторив,их совместного или раздельного воздействия на организм,носит универсальный антимутагенный характер. Тем самым раскрывается принципиальная возможность использования ре- ' гуляторов роста в качестве антимутагенных препаратов многоцелевого назначения с определением оптимальных доз,сроков и способов их при- • йененая для предотвращения генетических последствий воздействия на.

растительный организм экстремальных факторов разной природы и в раз-с

личном сочетании.

Заключение.

Совокупность изложенного в работе литературного материала и собственных данных позволяет составить представление о важном значении регуляторов роста в приспособлении и устойчивости организмов к самым различным экстремальном условиям среды,в том числе и таким,с которыми они не сталкивались в своем эволюционном развитии.Одним из подтверждающих данное положение моментов являются проведенные наш экспериментальные исследования,свидетельствующие о возможности модификации регуляторами роста одного из важнейших адаптационных свойств организма - уровня мутабильности в направлении его стабилизации в изменяющихся услозлях техногенного,мутагенного загрязнения среды.Как.видно из приведенных данных,упраацение мутационной

Ч

£ ъ

VI

г>

*

Ч N

ч

л<

Й/ м и к п и

15

л

/Л

и 11' аЯ в

§

к

I

I

Ч

£ I

Мо*« ел Г/Оама хлорхоли//хл0/>1/д<1, /.

Рис.. 4. Шшяние предкутагенной обработки XIX на частоту аберраций хромосом в клетках корневой меристемы у пшеницы Ъ-1, индуцированных гамма-облучением семян.

7

6

Ч

активностью генома у растений можно осуществить на разных этапах их онтогенеза путем предпосевной обработки семян такими регуляторами роста,как ауксин и его аналог о<.-нафтилуксусная кислота,гиббереллин, кинетин.абсцизовая кислота,хлорхолинхлорид.Показано,что в зависимости от применяемой концентрации этих физиологически активных соединений можно усилить,стабилизировать или замедлить мутационную активность генома.При этом,выявлено,что стабилизировать и снизить мутационную активность генома с помощью применения любого из испытанных регуляторов роста возюжно лишь до оптимального для каждого ии-да растений уровня их спонтанного мутирования хромосом.Установлено также,что способность регуляторов роста стабилизировать имеющие место флюктуации сиснтанного уровня мугабильности наследственного материала пр^. естественном старении семял,нейтрализовать мутагенные воздействия или повидать устойчивость генома растений к ним вне зависимости от природы индуцибельных факторов,проявляется в широком диапазоне концентраций.Это свидетельствует об универсальности,высо-э;$ектишосги их антимутагенного действия и фазиологиччости применяемых концентраций.Соответствие регуляторов роста указанным критериям позволяет выделить их в новый класс антямутагенных препаратов многоцелевого назначенпя.Определенысптимальные дозы,сроки и способы их применения в этом качестве для предотвращения генетических последствий воздействия на растительный организм мутагенных,техногенных ¿акторов разной природы и в различном сочетании.

Выводы.

I. Установлено с использсванием различных растительных обьекгоз и

по разным мутационным гестам,что ауксш и его аналог е< -нафтял-уксусная к:;слота, гиббе оеллиь, кинетпн, абсциз окая кислота, :лорхслин-хлорид оказывают модифицирующее влияние на спонтанный и индуцированный гажмз-облуменяем и химическими мутагенами глутеционный процесс у растеши!.

2.Выявлено,что путем продпосавной обработки семян регуляторами роста в зависимости от их применяемых концентраций можно усилить мутационную активность генома или стабилизировать имеющее место изменение уровня спонтанной мутабильности у растений,индуцированным естественным старением семян.

3. Обнаружены радиопротекторные и антнмутагенныо свойства регуляторов роста в широком диалозонэ применяемых концзнтраций.

4. Установлена универсальность и высокая эффективность античутаген-ного действия регуляторов роста.Определены оптимальные дозы,сроки

и способы их применения п этом качестве для предотвращения генетических последствий мутагенного воздействия на растительный организм техногенных факторов разной природы и в различном сочетании.

Список осмопных -работ.опубликованных по теме диесортмтии Hormone regulation of mutation рхосева./Алекпоров У.К..Мехти-заде Е.Р. .Нагиева Д.Н.//Ш Симпозиум по регуляторам роста растений. Варна,Болгария I98I,c.I27.

2. Влияние фитогорданов на нутационный процесс. А1ехл1-зода. Э.Р., Алекперов У.К.,Нагиева Д.Н.//1 Всесоюзн.конф."Регуляторы роста и развития растений",Москва,1981,с.122.

3. Антицутагенная активность кннетнна./Мехти-заде Э.Р..Нагиева Д. Н.//1У Всесоюзн.Сьезд генет.и селекц.(ВОГиС).Кишинев,1981,ч.З,с.51.

4. Цитогенетическая активность хлорхолшклорида.ДГехти-заде Э.Р., Нагиева Д.Н.//1У Сьезд Аз.0ГиС.Баку,"Элм" I98I.C.57.

5. Антицутагенная активность гиббереллина./Мехти-заде Э.Р..Алекперов У.К..Нагиева Д.Н.//Известия № Лзерб. ,серия1 биол.наук,1982, )?2,с.З-7. .

6. Цитогенетическая активность ауксина./Мехти-заде Э.Р..Алекперов У.К..Нагиева Д.Н.//Докл.АН Азерб.,1984,№ 2.с.4-6.

7. К попросу о применении регулятороя роста для сптимипаиии темпоп мутационной изментишсти растений./Нагнала Д.Н.//Кэнф.молод.учоп. Ин-т ботаники,Гаку, 1984.

8. Влияние ауксина на гуташюнную ипмэнчивость и ростовую пктипно-сть растений после действия факторов космического полета./Алекперов У.К.,М'.гхти-задо Э.Р.,Нечитайло Г.С.,Нагиепа Д.Н.//Сборник"Ми-кроорганилми в искуссттдагних экосистемах".Ногосибирск,"Наука", I985.C.11-14.

9. Примэнонио ауксина для защиты от радиационного ппраяения./На-гиега Н.//Конф.молод.учен.Ин-т ботаники,Баку, 1386.

Ю. Cytogenetic activity of abcieiB acid. Д1ехти-яаде Э.Р.,Нагие-Д.Н.//1УСишоо(<ум го регуляторам роста раст.Варна,Болгария,1986, с.71.

П.Ген^тичпскио э^кты регуляторов роста растений./Мирза-заде Г.Г.,"ехти-ладо Э.Р. Jfnniena Д.Н.//УСьбЗД ВОГиС,Москва,I9B7, 24-28 нябр.С.177-178.

12.The influence of phytofcornonea on induced nutations In A.thali-ans. //Mirzn-zade G.G. ,Ko!:hti-zade E.R. ,Ha;;ieva D.H.//Arnb.Inf.Ser., 25.Desember,19877

13.Antimuta£enoua effects of phytohoraones./Mirzn-zade G.G.,iiekh-ti-zade.E.R. .llagieva D.M.Ismailov K.A.//EEMS XY111 Annual Meeting, Bulgaria,Varna,October 3-8 1988.Abet.P.142.

14.Hormonal regulation of plant genome stability./Mirza-zade G.G., Mekhti-sade E.K..Nagicva D.H.//EEKS X1X. Annual Keet.Greece,Oct. 2L26,1989.Abgt.P.97.

15.Utillration of CCC for Plant Protection Against Enviromental i'utasenea./Mlraa-zade ".0. ,'sekhtt-zade E.R.,Nagieva D.K.//EEI.IS XX Annual'Meet.England.1990. P.39.

16.Резуика-Таля в бтиндккации цутягенного давления якологичосклх

факторов.//Мирэа-эадв Г.Г..Нагиева Д.Н.,ИсмаЯлов К.А..Гейдарова Р. Ф.//"Челов9К и биосфера".Караканда,1590.С.57.

17.Biolndication of genotoxic of Sodium cloride la A.th./Mirza-za-de G.Q. ,Kekhtl-zfide E.R.,2emailov K.A. .liagieva D.N.Oeidarova R.P./ /Slopoalum Biochemical genetics of plant,91 • October, 1991 .Sofia, Bulgaria.P.1.42.