Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Цитогенетические, репродуктивные и морфологические параметры прудового карпа в районах с радиоактивным загрязнением

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Цитогенетические, репродуктивные и морфологические параметры прудового карпа в районах с радиоактивным загрязнением"

р Г Б Ой ; 3 ЯИВ Ш8

НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК БЕЛАРУСИ ИНСТИТУТ ГЕНЕТИКИ И ЦИТОЛОГИИ

На правах рукописи

УДК. 575.224.46/ 575.224.6:391.044:539.1.047

СЛУКВИН Александр Михайлович

ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКИЕ, РЕПРОДУКТИВНЫЕ И МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ПРУДОВОГО КАРПА В РАЙОНАХ С РАДИОАКТИВНЫМ ЗАГРЯЗНЕНИЕМ

03.00.15 - Генетика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Минск- 1997

. Работа выполнена в Институте генетики и цитологии Национальной

Академии Наук Беларуси

Научный руководитель: доктор биологических наук

Р.И. Гончарова

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

И•Б. Моссэ

кандидат биологических наук А.Н. Фетисов

Оппонирующая организация: Белорусский Государственный

Университет

Защита состоится "14" января 1998 г. в 14°0 часов на заседании Совета по защите диссертаций Д.01.31.01 в Институте генетики и цитологии Национальной Академии Наук Беларуси по адресу: 220072, г. Минск, ул. Скорины, 27.

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке им. Я. Коласа Национальной Академии Наук Беларуси

Автореферат разослан "12" декабря 1997 г.

Ученый секретарь

совета по защите диссертаций г'"~/у ,

кандидат биологических наук Л.А. Тарутина

- i -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. К одному из значимых разделов глобальной проблемы - оценки отдаленных генетических последствий Чернобыльской катастрофы - могут быть отнесены исследования, связанные с радиационной генетикой рыб, в частности, с генетикой прудового карпа. Необходимость проведения таких исследований на прудовом карпе промышленных рыбоводных хозяйств важна по ряду причин, одна из которых заключается в том, что даже при низких уровнях радиационного загрязнения замкнутые водоемы являются критическими объектами, основными накопителями радионуклидов [Куликов, 1975]. Повышенное внимание к этой проблеме вызвано беспрецедентной масштабностью (70%) радионуклидного загрязнения рыбоводных предприятий страны в результате аварии на Чернобыльской атонной станции.

Показано, что среди гидробионтов рыбы наиболее чувствительны к радиационному облучению [Шеханова, 1983]. Однако реакция прудового карпа на длительное хроническое облучение от радиоактивных осадков, выпавших в результате аварии на ЧАЭС, практически не изучена. Имеющиеся литературные данные о биологических и цитогенетических эффектах малых доз радиации для различных видов рыб свидетельствуют, что эта проблема далека от решения из-за противоречивости полученных результатов [Шеханова, 1983; Шевченко, 1992].

Выявление у прудового карпа биологических эффектов малых доз хронического радиационного облучения может свидетельствовать также о возможном генетическом риске для других животных и человека [Лебедева, 1961; Шеханова,1983; Shima, Shimada, 1988].

Таким образом, изучение генетических последствий длительного радиационного загрязнения у прудового карпа, который к тому же является хорошо изученным модельным видом в генетике рыб [Кирпичников, 1979; Powers, 1989], имеет как научное, так и практическое значение.

Связь работы с крупными научными программами и танами. Представленная работа выполнялась в рамках общей программы научных исследований по ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС по двун основным темам: "Изучить влияние радиоактивного загрязнения на различные процессы жизнедеятельности прудовых экосистем и изыскать способы по ведению рыбоводства в этих условиях" (исполнитель - Белорусский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт рыбного хозяйства при Академии Аграрных Наук Беларуси), и "Изучить генетические процессы в популяциях карпа из загрязненных радионукли-

- г -

дани районов и возможность снижения неблагоприятных последствий с помощью антимутагена" (исполнитель Институт генетики и цитологии национальной Академии Наук Республики Беларусь).

Цель и задачи исследования. Целью работы является изучение и оценка генетических последствий Чернобыльской аварии для прудового карпа, выращиваемого при низких уровнях радиационного загрязнения.

В соответствии с поставленной целью выполнялись следующие задачи:

- Оценить репродуктивные показатели производителей карпа в до - и пост - чернобыльский периоды;

- Оценить качество потомства карпа, полученного от производителей, содержавшихся в загрязненном радионуклидами маточном пруду, по частоте аберраций хромосом у эмбрионов, личинок и морфологических аномалий (морфозов) у личинок;

- Оценить уровень цитогенетических и морфологических нарушений у молоди карпа, получаемой в течение ряда лет от одних и тех же производителей, содержавшихся в загрязненном радионуклидами пруду и выращиваемых затем в выростных прудах с разной степенью радиоактивного загрязнения;

- Изучить характер зависимости цитогенетических, репродуктивных и морфологических параметров прудового карпа от концентрации радионуклидов в половых продуктах производителей и в теле молоди рыб;

- Изучить влияние антимутагена на репродуктивные показатели производителей, а также на частоты возникновения цитогенетических и морфологических изменений (аномалий) у их потомков в условиях радиационного загрязнения прудов;

- На основе полученных данных разработать новые технологические приемы ведения рыбоводства в условиях радиационного загрязнения.

Научная новизна полученных результатов. Впервые выполнены исследования по комплексной оценке цитогенетических, репродуктивных и морфологических параметров прудового карпа, подвергшегося воздействию радиоактивных осадков в результате аварии на ЧАЭС.

Установлены неизвестные ранее факты о действии малых доз хронического радиационного загрязнения на искусственно разводимого прудового карпа (снижение репродуктивной способности производителей карпа; повышение частот морфологических аномалий и цитогенетических повреждений у эмбрионов и личинок, полученных от облученных малыми дозами производителей; увеличение частот мутаций и морфозов у сеголеток карпа в процессе выращивания в радиационно загрязненных прудах).

Доказана прямая зависимость зарегистрированных генетических и биологических эффектов у производителей и молоди прудового карпа от радиационного фактора при сочетанном внутреннем и внешнем их облучении.

Впервые показана возможность эффективного использования антимутагена для повышения репродуктивной способности производителей прудового карпа и снижения уровня цитогенетйческих повреждений и морфологических анокалий у их потомков в загрязненной радионуклидами районе.

Практическая и теоретическая значимость полученных результатов.

Теоретическая значимость полученных результатов состоит в доказательстве обусловленности биологических эффектов у производителей и молоди прудового карпа низкими дозами хронического облучения. Практическая значимость полученных данных заключается в демонстрации вредных биологических эффектов низких доз хронического облучения на производителей и молодь карпа. При экстраполяции,результатов исследований на других животных и человека полученные данные могут иметь социальное значение.

Положительные результаты, полученные при испытании антимутагена на производителях и молоди прудового карпа, открывают перспективы для его практического использования в прудовых хозяйствах республики, расположенных на радиационно загрязненных территориях.

Результаты исследований стали основой впервые разработанных в стране практических рекомендаций по рыбоводству в условиях радиационного загрязнения прудового фонда в рыбхозе "Белое".

Экономическая значимость полученных результатов. Изученный антимутаген дал положительный эффект, заключающийся в улучшении качества половых продуктов, повышении репродуктивных параметров производителей прудового карпа, в снижении уровней цитогенетической и морфологической изменчивости в эмбриональном и постэмбриональном периодах, а также в повышении выживаемости молоди.

Так, антимутаген повышал количество деловой личинки от одной самки карпа в среднем на Ь%, что позволяет в целом по хозяйству получить дополнительно около 11 млн.шт. доброкачественного рыбопоса-дочного материала. Эффективность от применения препарата может составить около 143 млн. рублей (в ценах 1996 г.).

Разработанные и внедренные в рыбхозе "Белое" рекомендации по рыбоводству в условиях радиоактивного загрязнения прудового фонда

позволили: 1. снизить поступление радионуклидов в биоту водоемов;

2. улучшить качество производителей и рыбопосадочного материала;

3. сократить потери рыбной продукции от заболеваний и уродств на всех этапах выращивания ; 4. получить экологически более чистую товарную продукцию рыбы.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту.

- Биологические эффекты малых уровней техногенного радиационного загрязнения проявляются у производителей и молоди карпа.

- Репродуктивные параметры производителей, цитогенетические и морфологические характеристики их потомков на ранних стадиях развития зависят от концентрации радионуклидов в половых продуктах родителей и, следовательно, обусловлены хроническим воздействием малых доз радиации.

- Доказана прямая зависимость величин цитогенетических и морфологических отклонений, наблюдаемых у молоди прудового карпа, от концентрации у них радионуклидов. Повышение частот цитогенетических и морфологических аномалий у карпа в радиационно загрязненных выростных прудах также связано с хроническим воздействием на них повышенного радиационного фона.

- Антимутаген, использованный при кормлении производителей и молоди карпа, является эффективным средством профилактики радиационных повреждений, положительно влияет на все исследуемые показатели как у родителей, так и у потомков.

Личный вклад соискателя. Результаты исследований, представленные в диссертации, получены автором работы в лаборатории антимутаге-неэа Института генетики и цитологии HAH Беларуси.

Материалы других исследователей и специалистов. В работе использованы следующие материалы и данные: 1. по загрязненности в 1987 г. радионуклидами прудового фонда Республики Беларусь (Проблемная лаборатория Белгосуниверситета, зав. лаб. чл-корр. HAH Беларуси, д.б.н. Остапеня А.П.); 2. по показателям качества производителей и молоди карпа за 1984-1987 гг. (рыбхоз "Белое" Житковичского района Гомельской области, директор Дашкевич B.C., главные специалисты хозяйства Акунец A.A., Лавникович В.П., Лавникович E.H.); 3. по полному гидрохимическому анализу воды прудов и водоисточника в изучаемом хозяйстве (лаборатория радиоэкологии и качества среды Белорусского научно-исследовательского и проектного института рыбного хозяйства, зав. лаб. к.б.н. Астапович И.Т.).

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на Рес-

публиканской научно-практической конференции по радиобиологии и радиоэкологии (Минск, 1990 г.)/ Всесоюзной конференции "Радиобиологические последствия аварии на Чернобыльской АЭС" (Минск, 1991), на VI съезде Белорусского общества генетиков и селекционеров (г.Горки, 1992) и Радиобиологическом съезде (г. Киев, 1993), Научно-практической конференции стран СНГ, Балтии, и Закавказья "Проблемы антимутагенеза" (г.Минск, 1993), Международном совещании "Проблемы развития пресноводной аквакультуры" (пос.Рыбное Московской обл., 1993), Республиканской научно-практической конференции "Технология получения и выращивания здорового молодняка сельскохозяйственных животных и ры-бопосадочного материала" (Витебск, 1993), на международных конференциях (Голландия, Амстердам, 1994), (Москва, 1994). Полученные данные представлены на 12-ти конференциях и одном совещании. Материалы исследований в виде рекомендаций использованы в опытном рыбхозе "Белое" Житковичского района Гомельской области.

Опублпковашюсть результатов. Результаты опубликованы в пяти статьях, 17-ти тезисах международных, всесоюзных и республиканских научных изданий.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, общей характеристики работы, шести глав, выводов, перечня использованных литературных источников и восьми приложений. Полный объем ра-боты-193 страницы, иллюстраций- б, таблиц - 25, приложений- 8, список использованных источников состоит из 261 наименования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ Материал п методика

Материал собран в рыбхозах "Белое" Житковичского района Гомельской области (1988-1991 гг.), расположенном на территории с уровнем

13 7 2

загрязнения Сэ от 1 до 5 Ки/км и "Селец" Березовского района

Брестской области (1990 г.), находящемся в условно чистом регионе с

13 7 °

уровнем загрязнения Сз - 0.11 Ки/км~. Объектами исследований являлись производители и молодь карпа (эмбрионы, личинки, мальки, сеголетки) лахвинской породной группы.

Изучали репродуктивные параметры производителей карпа рыбхоза

13 7

"Белое", которые с 1986 г. содержались в загрязненном Сб (2812

Бк/кг) маточном пруду. Из стада производителей была выбрана опытная группа одновозрастных самок (30 экз.) и самцов (30 экз.), получивших прижизненно метку проционовым красителем, а также свой номер. Это давало возможность при заводской инкубации изучать репродуктивные

свойства одних и тех же производителей на протяжении ряда лет, также оценивать качество потомков от каждой пары производителе! Контролем служили производители карпа рыбхоза "Селец", взятые в анг логичном опыту количестве из маточного пруда с концентрацией 137Cs донных отложениях - 131 Бк/кг. Репродуктивные параметры опытных контрольных производителей карпа определяли согласно методикам, о £ щепринятым в рыбоводстве [Сборник НТД по товарному рыбоводству т.1,11 1986; Казаков, 1981].

Молодь карпа в рыбхозе "Белое" выращивали в загрязненных радис нуклидами-опытных (с концентрацией 137Cs в донных отложенш 801-3235 Бк/кг) и условно чистых или контрольных прудах (52-24 Бк/кг). Опытные и контрольные выростные пруды имели единый источн! водоснабжения и равные площади (10 га). Зарыбление выростных пруде производилось в одни и те же сроки личинкой от искусственно1о нерес та, полученной от одного стада производителей, при. плотности посадк 150 тыс/га. В течение летне-осеннего сезона определяли количество типы морфологических аномалий (морфоэов) у молоди карпа. Осенью сеголеток карпа фиксировали глаза для цитогенетического анализа.

Препараты для учета аберраций хромосом анафазным методом готе вили из соматических клеток эмбрионов на стадии поздней бластулы, двухсуточных личинок из клеток плавниковой каймы, а у сеголеток кар па из клеток эпителия роговицы глаз по общепринятым в радиационнс генетике методикам [Шеханова и др., 1971; Дорофеева, Викторский 1974; Баршене, 1981]. Об уровне хромосомных нарушений судили по час тотам аберрантных клеток.

При проведении испытаний антимутагена на производителях и моле ди карпа руководствовались разработанной нами методикой [Слуквин Гончарова, 1990].

Концентрации радионуклидов в донных отложениях прудов и рыб бь ли определены на гамма-спектрометре "ADCAM-300" фирмы "Ortec" (США) а в образцах молок и икры производителей карпа - на гамма-спектрс метре "Compugamma" (Швеция).

При статистической обработке полученных данных использовал t-критерий Стьюдента, F-критерий Фишера, Хи-квадрат (X2)- Проведен корреляционный (по Спирмену) и регрессионный анализы, включенные пакет прикладных программ АБ-Стат версия 1.1. [Аношенко, 1994]. Рас четы мощностей поглощенных доз внутреннего и внешнего облучения вы полнены по формулам, представленным в литературе [Шеханова, 1983 Шевченко, 1992].

Оценка репродуктивных параметров производителей карпа.

Анализ цитогенетнческих и морфологических нарушений у их потомков на ранних стадиях развития

Анализ данных о репродуктивности самок и самцов карпа из маточного пруда рыбхоза "Белое" по сравнению с данными для производителей из условно чистого хозяйства "Селец" (контроль II) показал, что у производителей, подвергавшихся воздействию повышенного радиационного фона, были снижены в 1988-1991 г. такие показатели, как качество молок, процент оплодотворения, выживаемость личинок. Аналогичные результаты получены при сравнении репродуктивных параметров производителей карпа в рыбхозе "Белое" в этот же период с доаварийным контролем 1984-1986 ГГ. (Табл.1).

Таблица 1

Сравнительная характеристика репродуктивных показателей производителей карпа

Год Плодовитость. Качество Оплодот- Количество Выживае-

производителей молок ворение личинок мость

(бал) (%) (тыс. ) личинок

икринок молоки, (%)

(тыс.) (мл)

1984

1985

1986

1990

Контроль I (доаварийные данные по рыбхозу "Белое")

189. 6 194. 4 229.0

241.8

Контроль II (рыбхоз "Селец") 8.9 4.0 78.9

94 .7 82.8 93 .1

85.1

49 . 9 42.0 40 . 5

35.3

Опыт (рыбхоз "Белое)

1988 289.0* 8.6 3.8 73.6 84.7* 29.1**

1989 283.0* 9.8 3.4** 57.7** 55.6** 21.2**

1990 250.5 8.1 3.4** 58.6** 62.4* 23.1**

1991 267.7 7.3 3.2** 53.8** 46.0** 16.7**

*,** различия достоверны при Р<0.05 и Р<0.01, соответственно

Установлено, что в 1988-1991 гг. у эмбрионов карпа, родители которых содержались в загрязненном радионуклидами пруду, частота

— у

аберрантных клеток была повышена. В соматических клетках 2 суточных личинок карпа в 1989-1991 гг. также сохранялся повышенный уровень цитогенетических повреждений. Анализ частот морфологических отклонений, регистрируемых в течении четырех лет у карпа на этой же стадии развития, показал, что этот показатель у потомков хронически

- 8 -

облучаемых производителей выше (табл. 2)

Таблица 2

Уровень цитогенетических и морфологических нарушений у эмбрионов

и личинок карпа

Год Количество проанализированных клеток у Частота аберрантных клеток у (%) Количество просмотренных Частота морфозов у личинок (%)

эмбрионов личинок эмбрионов| личинок

1990

1988

1989

1990

1991

1550

1500 1500 1250 1100

5000

6400 4800 4400

Контроль II (рыбхоз "Селец")

1.0 0.5 3000

Опыт (рыбхоз "Белое")

4.9** - 3000

3.4** 1.1** 3000

3.9** 2.9** 2500

4.2** 1.9** 2200

0.1

3 .6** 9.8** б . 4** 7.0**

** различия достоверны при Р<0.01

Таким образом, у производителей прудового карпа, находившихся в условиях хронического радиационного облучения, наблюдалось снижение большинства основных репродуктивных показателей. Для их потомков на ранних стадиях развития характерно повышение уровней морфологических уродств и цитогенетической изменчивости в соматических клетках.

Множественный .регрессионный анализ полученных данных позволил: 1. выявить достоверную зависимость репродуктивных параметров производителей, содержавшихся в радиационно загрязненном маточном пруду,

13 7

от концентраций накопленного в половых продуктах Сэ (в икре -48-157 Бк/кг, в молоках - 133-281 Бк/кг); 2. доказать достоверность зависимости повышенных уровней цитогенетических и морфологических отклонений у потомков облучаемых производителей от концентраций радионуклидов в половых продуктах их родителей (рис.1).

Однако при сравнении со шкалой коэффициентов корреляции между изменяющимися признаками по Лакину [1990] показано, что связь изученных репродуктивных параметров производителей карпа с уровнем заг-

13 7

рязнения их половых продуктов Сб является слабой. Наиболее тесно

13 7

коррелируют с концентрацией Сэ в половых продуктах следующие важные репродуктивные параметры пары производителей: процент оплодотворения, выживаемость личинок, выход личинок от одной самки (г=0.47б, г=0.427, г=0.341, соответственно)', у потомков эта связь более значительна для морфозов у 2 х суточных личинок (г=0.341). В меньшей степени такая зависимость присуща показателю - частота клеток с аберра-

цияки хромосом у эмбрионов (г=0.187). И все же анализ данных обоими методами убедительно свидетельствует, что изменения биологических параметров у производителей и их потомков в той или иной степени достоверно зависят от концентрации радионуклидов в половых продуктах производителей и, следовательно, обусловлены воздействием на карпа даже очень малых доз хронического облучения (расчетная мощность поглощенной дозы половыми клетками производителей от внутреннего и внешнего облучения составила от 4.7 до 5.4 мкГр/сутки) .

-

Г"! к / п

V гЦ _

.Я А + 1 —н- -н- ^—

1 23456789 10 1-3 икрз+-молоки 0 молоки Пигоа

Рис. 1. Зависимости между репродуктивными, цитогенетическими и морфологическими параметрами и концентрацией Сэ-137 в половых продуктах производителей, где: 1-плодовитость самки (тыс.икринок); 2-количест-во молок самца (мл); 3-качество молок (бал); 4-оплодотворение (%); 5-кол-во предличинок (тыс.); 6-количество личинок (тыс.); 7-выживае-мость личинок (%); 8-частота морфозов у личинок (%); 9-митотический индекс (%); 10-частота аберрантных клеток у эмбрионов (%)■

Изучение частот морфологических аномалий у молоди карпа из выростных прудов с разной степенью радиоактивного загрязнения

Частота особей с морфозами в опытных прудах во все сроки обследования значимо превышала аналогичные показатели для контрольных прудов. Наиболее выражено это увеличение в 1988 г. у сеголеток. Частота возникновения морфозов у рыб в опытных прудах (Гулевичи и Ли-сицкие) достигала соответственно 20 и 16% при 1.9% в контрольных (Переспа, Курники). По результатам 1990 г. установлено, что в тех же группах опытных прудов и летом, и осенью частота рыб с морфозами и

общее количество морфозов были выше, чем в контрольных прудах, но ниже, чем в 1988 г.

Анализ обнаруженных аномалий у молоди карпа в опытных прудах позволил выделить 28 типов одиночных и 15 типов совместных морфозов, в контрольных-15 и 2, соотвественно. Следовательно, в опытных прудах у рыб регистрировалось большее, чем в контроле, разнообразие одиночных и особенно множественных морфозов.

13 7

Показано, что в теле рыб из опытных прудов концентрация Сб на порядок или более превышала это показатель для рыб из контрольных

прудов. Получены высокие коэффициенты корреляции между удельной

13 7 13 7

у-активностью Сб в донных отложениях и концентрацией Сб в пробах рыб, выращенных в опытных прудах (в 1988 г. - г = 0.936, в 1990 г.- г = 0.849). Концентрация изотопов цезия в пробах из опытных прудов, снизилась в 1990 г. по сравнению с 1988 г. Дисперсионный анализ подтвердил достоверность этого явления (Г = 21.86 при Р<0.01) . Падение уровня морфозов в загрязненных прудах в 1990 г. по сравнению с 1988 г. достаточно хорошо согласуется с уменьшением концентрации радионуклидов у рыб в этом году (рис.2).

п эксп-88 о контроль-88 о эксп-ЭО Д контроль-90

Рис. 2. Зависимость частоты встречаемости морфозов у молоди карпа от удельной ■)(- активности Сэ-137 в пробах рыб в 1988 и 1990 гг.

Таким образом, анализ всех показателей шести опытных и четырех контрольных прудов двухлетних исследований выявил однотипные результаты. Там, где был повышен уровень концентрации радионуклидов в теле рыб, наблюдалось и повышение частоты морфологических отклонений.

Анализ зависимости между частотой морфологических аномалий у сеголеток ох концентрации радионуклидов в их теле показал, что данная зависимость вероятнее всего нелинейная и может быть описана степенной функцией У=1.081Х°'506, где У - частота морфозов, а X - кон-13 7

центрация Сб в теле рыб (рис.2).

Следует подчеркнуть, что лишь анализ большого массива данных на протяжении нескольких лет, позволил выявить прямую нелинейную зависимость частоты морфозов от содержания 137Сэ в пробах рыб что, в свою очередь, указывает на обусловленность этих нарушений хроническим воздействием повышенного радиационного фона.

Таким образом, проведение экспериментов в контролируемых экосистемах небольших прудов, использование генетически однородных и одновоэрастных личинок, поддержание на оптимальном уровне условий для выращивания молоди, многократный повтор анализов позволил на фоне межпрудовой вариабельности данных вычленить роль радиационного фактора в возникновении повышенной частоты морфозов. Возможное влияние каких-либо других экологических факторов должно было проявится в одинаковой степени в опытных и контрольных прудах. Следовательно, хроническое сочетанное (внутреннее и внешнее) радиационное облучение молоди карпа в низких дозах (расчетная мощность поглощенной дозы от внешнего и внутреннего облучения 0.4-5.5 мкГр/сутки) вызывает повышенный уровень морфологических уродств. Вероятно, хроническое облучение может изменять характер экспрессии генов на ранних стадиях развития молоди карпа.

Оценка мутационной изменчивости в популяциях молоди карпа, обитающих в прудах с разной степенью радиоактивного загрязнения

Установлено, что в 1988 г. частота аберрантных соматических клеток в роговице глаз молоди карпа из опытных выростных прудов была в 5-6 раз достоверно выше (5.3-7%), чем у особей из контрольных прудов (1.1%). Аналогичные данные получены и в 1990 г., однако, кратность превышения частот клеток с цитогенетическими нарушениями у рыб из загрязненных прудов над контрольными величинами была меньше и составила 2.2-2.5. Сравнение частот клеток с аберрациями хромосом у

молоди карпа из опытных и контрольных прудов по %г подтвердил дост<

верное превышение числа аберрантных клеток в опыте по сравнению

контролем по всем годам обследования (в 1988 г.- по опытным Лисш

ким-31.12, Гулевичам - 76.63, в целом- по опытным прудам - 28.

при Р<0.01; в 1990 г.- по опытным Лисицким - 6.91 при Р<0.01, Гуле

вичам- 4.27 при Р<0.05) .

Падение уровня цитогенетических нарушений в эпителиальных клеа

ках роговицы глаз сеголеток карпа из опытных прудов в 1990 г., г

сравнению с 1988 г., является достоверным (%г=4.71 при Р<0.05).

Установлена положительная зависимость между концентрациям

137Сэ в пробах молоди карпа и частотами аберрантных клеток роговиц

глаз (в 1988 г.- г = 0.923, в 1990 г.- г = 0.847). Анализ этой зави

симости показал, что она, по-видимому, нелинейна и может быть описа

на следующей степенной функцией У=0.690Х0"111, где У - частота мута

131

ций, X - концентрация Сб в пробах рыб (рис. 3).

оэксл-88 Пконтроль-88 дэксп-90 Оконтроль-90

Рис. 3. Зависимость уровня мутаций у сеголеток карпа от от удельно! К- активности Сз-137 в пробах рыб в 1988 и 1990 гг.

Следовательно, хроническое внешнее и внутреннее радиационно< облучение молоди карпа (при расчетной мощности поглощенной доз! 0.4-5.5 мкГр/сутки) вызывает повышение частот цитогенетических нарушений . На основании анализа полученных данных можно говорить о высокой чувствительности наследственных структур соматических клеток мо-

лоди прудового карпа к низким дозам сочетанного (внутреннего и внешнего) хронического радиационного облучения.

влияние антимутагена "Д" на репродуктивные показатели производителей карпа, частоту морфозов и мутационную изменчивость у их потомков в эмбриональном и постэмбриональном периодах

В предыдущих разделах работы были представлены данные о биологической и генетической эффективности малых доз хронического ионизирующего облучения для производителей карпа и их потомков на разных стадиях развития.

С целью минимизации биологических и генетических последствий радиоактивного загрязнения для производителей и молоди прудового карпа проведено испытание антимутагена "Д".

Установлено, что у производителей, которые до заводской инкубации получали корм с антимутагеном, были улучшены репродуктивные параметры, достоверно превышающие показатели контроля I. Улучшение качества молок опытных самцов, по-видимому, способствовало повышению процента оплодотворения по сравнению с контролем I (табл.3).

Таблица 3

Репродуктивные параметры опытных и контрольных производителей карпа в рыбхозах "Белое" и "Селец" в 1990-1991 гг.

Кднцентрация Сэ,(Бк/кг) Плодовитость производителей Качество молок (бал) Оплодотворение (%) Количество личинок (тыс.) Выживаемость личинок (%)

икра молоки икринок (тыс.) молоки (мл)

Контроль II ("Селец") 26.7 16.7 241.8 8.9 4.0 78.9 85.1 35.8

Контроль I ("Белое", корм без антимутагена) 60.1 193.1 258.6 7.7 3.3 56.4 54.8 20.1

Опыт ("Белое", корм с антимутагеном "д") 41.2** 144.8* 328.6** 8.8** 4.2** 77.4** 87.3** 25.1**

*,**различия опыта с контролем I и II достоверны при Р<0.05 и Р<0.01 соответственно.

Сравнение репродуктивных показателей опытных производителей карпа с аналогичными параметрами производителей рыбхоза "Селец" (контроль II) показало, что плодовитость опытных самок была выше, чем к контроле II, однако выживаемость личинок была несколько снижена. Обнаружено также, что концентрации радионуклидов в половых продуктах опытных производителей были ниже по сравнению с контролем I.

Однако, уровни загрязнения половых продуктов опытных самок и самцо! оставались высокими по сравнению с данными производителей контроле II.

Сравнительный анализ опыта и контроля I по тестам морфологических аномалий и мутаций у потомков ¥1, показал, что в опыте зарегистрировано в 6 раз достоверно меньше, чем в контроле, уродливых личинок и в 2 раза снижен уровень аберрантных клеток у эмбрионов и личинок карпа (табл.4).

Таблица 4

Уровень дитогенетнческих и морфологических нарушений у эмбрионов и личинок карпа при испытании антинутагена на производителях

Год Хоз-во Анти-

мута-

ген

"Д"

1990 Селец -

1990 - Белое

1991

1990 - Белое •

Количество проанализированных клеток у Частота аберрантных клеток {%) у

эмбрионов личинок эмбрионов личинок

Обсле- Личин-

довано ки с

личи- мор-

нок фозами

(экз.) (%)

Контроль II

1250 5000 1.0

0.5

Контроль I

2350 9200 4.0** 2.4**

3000 0.1

4500 6.7

Опыт

2650 10400 2.0** 1.0** 5100 1.0**

1991

контроль I и II отличаются при Р<0.01

** опыт отличается от контролен I и II при Р<0.01

Следовательно, препарат способствовал повышению количества и улучшению качества потомства, получаемого от хронически облучаемых родителей. Показано также, что величины основных репродуктивных показателей самцов и самок получавших антимутаген в корме, были близки уровням репродуктивных параметров производителей рыбхоза "Белое" в доаварийный период.

Таким образом, испытание антимутагена на производителях в течение двух лет показало однотипные результаты: повысились, по сравнению с контролем, показатели репродуктивных качеств производителей; улучшилось качество потомства за счет снижения уровня морфозов и мутаций; уменьшилось содержание радионуклидов в половых продуктах.

Выполнены также работы по кормлению антимутагеном молоди карпа, подвергаемой внешнему и внутреннему облучению от инкорпорированных радионуклидов в опытном выростном пруду. Контролем служила молодь

карпа, выращиваемая в пруду с таким же уровнем загрязнения Се, не получавшая антимутаген.

Эффективность препарата проявилась по следующим параметрам (табл.5): 1. уменьшены частоты морфологических аномалий у молоди, получавшей корм с добавкой антимутагена; 2. отмечена тенденция снижения частот' аберраций хромосом в соматических клетках роговицы глаз сеголеток.

Установлено, что осенью в опытном пруду вылов сеголеток повышен по сравнению с контролем на 16%, при этом рыбопродуктивность опытного пруда оказалась выше на 1.4 ц/га, чем в контроле.

Таблица 5

Уровни морфозов и мутаций у сеголеток карпа в опытном и контрольном выростных прудах рыбхоза "Белое" в 1991 г.

Срок Количество Концентрация ° СБ Частота Количество Частота

обследо- изученных особей просмотренных аберрантных

вания рыб в тушках с клеток клеток

(месяц) (экз.) рыб (Бк/кг) морфозами (%) роговицы глаз (%)

Контрольный пруд Лисицкий 5 ("¡(-активность Сэ-137 в донных отложениях-3078 Бк/кг; корм без антимутагена)

июль 103 0

август 117 4.3

сентябрь 200 69.5 6.0 200 4-0

Итого: 420 4.0 200 4.0

Опытный пруд Лисицкий 4 (■¡(-активность С5-137 в донных отложениях-3208 Бк/кг; корм+антинутаген "Д") июль 108 0

август 112 1.8

сентябрь 200 40.6 2.0* 200 1.5

Итого: 420 1.4* 200 1.5

* различия достоверны при Р<0.05

Дешевизна препарата (11 рублей за 1 кг в ценах 1990 г.) и его эффективность при малых дозировках в корм позволяют при незначительных затратах повысить качество производителей карпа и, тем самым, сократить число самок и самцов, задействованных в инкубации; получить достаточное количество рыбопосадочного материала улучшенного качества.

Следовательно, использование антимутагена в карповодстве может дать не только биологический, но и экономический эффект.

выводы

1. Выявлено снижение в 1988-1991 гг. величин репродуктивных параметров у производителей карпа (качество молок, процент оплодотворения икры, количество предличинок и личинок, выживаемость личинок),

содержавшихся с 1986 г. в загрязненном радионуклидами пруду (^-ак-13 7

тивность Сз в донных отложениях 1741-2812 Бк/кг) по сравнению с контрольными данными.

2. Обнаружено, что потомки производителей с ухудшенными репродуктивными параметрами имели повышенные частоты морфологических аномалий и цитогенетичаск/.х повреждений на ранних стадиях развития (эмбрионы, двухсуточные личинки).

3. Установлено, что величины репродуктивных параметров производителей, цитогенетические и морфологические характеристики их потомков на ранних стадиях развития зависят от концентрации радионуклидов в половых продуктах производителей и, следовательно, связаны с хроническим воздействием очень малых доз радиации (расчетная мощность поглощенной дозы половыми клетками производителей от внутреннего и внешнего облучения составила от 4.7 до 5.4 мкГр/сутки).

4. Показано повышение частоты морфологических аномалий и цито-генетических повреждений у молодых особей карпа - потомков облучаемых производителей - выращиваемых в течение 1988-1990 гг. в радиаци-онно загрязненных прудах (801-3235 Бк/кг), по сравнению с контрольными данными иэ условно "чистых" (52-247 Бк/кг) выростных прудов.

5. Доказана прямая 1ависимость цитогенетических и морфологических параметров молоди прудового карпа от концентрации радионуклидов в теле рыб. А следовательно, выявленное повышение частот цитогенетических и морфологических аномалий у рыб в радиационно загрязненных прудах обусловлено хроническим воздействием повышенного радиационного фона (расчетная мощность поглощенной дозы от внешнего и внутреннего облучения составила 0.4-5.5 мкГр/сутки).

6. Применение антимутагена "Д" в качестве кормовой добавки производителям и молоди карпа с целью минимизации последствий воздействия малых уровней радиационного загрязнения в условиях промышленного карповодства положительно влияет на все репродуктивные параметры родителей, а также снижает уровни морфозов и аберраций хромосом у их потомков.

СПИСОХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Гончарова Р.Я., Слуквин A.M., Гурновский А.С. Популяционно-гене-тическое исследование последствий радиоактивного загрязнения среды обитания карпа. Сообщение I // Респуб. науч. практ. конф. по радиобиологии и радиоэкологии: Тез. докл. конф. - Минск, 1990. - С. 50.

2. Гончарова Р.Я., Слуквин A.M., Гурновский А.С. Популяционно-гене-тическое исследование последствий радиактивного загрязнения среды обитания карпа. Сообщение II // Там же.- С.51.

3. Гончарова Р.И., Слуквин A.M., Гурновский А.С. Изучение генетических последствий повышенного радиационного фона для популяций карпа // Радиобиологические последствия аварии на Чернобыльской АЭС: Тез. докл. конф.- Минск, 1991.- С.28-29.

4. Слуквин A.M. Влияние радиации на молодь карпа // YI съезд БелО-ГиС (2-4 июля 1992): Тез. докл.- Горки, 1992. - С.17.

5. Слуквин A.M., Гончарова Р.И. Временные рекомендации по ведению прудового рыбоводства и профилактике заболеваний рыб в условиях радиоактивного загрязнения прудового фонда опытного рыбхоза "Белое" Житковичского района. Гомельской области /Мин.с-х., рассмотрены НТС БелрыбНИИпроекта 9.04.1991 г., утверждены 5-06.1992.- 15 с.

6. Гончарова Р.И., Слуквин A.M. Динамика модификационной и мутационной изменчивости в популяциях карпа из загрязненных радионуклидами районов // Радиобиол. съезд (20-25 сентября 1993).- Киев: Тез. докл.

- Пущино, 1993. - Ч. I.- С.240-241-

7. Гончарова Р.И., Слуквин A.M. Изучение влияния антимутагена "Д" на производителей карпа, содержащихся в загрязненных радионуклидами прудах // Радиобиол. съезд (20-25 сентября 1993).- Киев: Тез. докл.

- Пущино, 1993. - Ч. I-- С.259.

3. Слуквин A.M., Гончарова Р.И. Изучение последствий радиоактивного загрязнения среды обитания карпа // Междунар. совещ. Проблемы развития пресноводной аквакультуры: Тез. докл. - пос. Рыбное Московской обл., 1993. - С. 57.

9. Слуквин A.M., Гончарова Р.И. Содержание производителей карпа в условиях радиоактивного загрязнений // Респуб. науч. практ. конф. Технология получения и выращивания здорового молодняка сельскохозяйственных животных и рыбопосадочного материала: Тез. докл.- Витебск, Минск, 1993. - С. 194-195.

10. Астапович И.Т., Воронова Г.П.. Слуквин A.M., Докучаева С.И., Куцко Л.А., Жуковская Т.Я., Сенникова В.Д. Влияние радиоактивного загрязнения на экосистему рыбоводных прудов // Там, же.- С. 195-196.

11. Goncharova R.I., Slukvin A.M. Dynamics of mutation and modification variability in carp populations from radiocontaminated regions of the Republic of Belarus // Programme and Abstract Book of ¿Joint Meeting of European Societies for Radiation Biology ESRB and Hyper-termic Oncology ESHO, June 1-4, 1994, Free University, Amsterdam, The Netherlands. - P.165.

12. Астапов1ч I.Т., Воранава Г.П., CfiyKBiH A.M., Дакучаева C.I.,

Куцко Л.А., Жукоуская T.I., Сенн1кава В.Д., Гадлеуская Н.Н., Лемеза

134+137 30

3.Ф. Назапашванне радыенуклгдау Cs l Sr б1етай рыбаводных

сажалак // Becqi ААН Benapyci. - Miиск, 1994. - N 2.- С. 87-93.

13. Goncharova R.I., Slukvin A.M. Study on mutation and modification variability in young fishes of Cyprinus carpio from regions contaminated by the Chernobyl radioactive fallout // Abs. of the 2nd International Conference "Radiobiological consequencies of nuclear accidents", 25-26 October 1994, Moscow. - Part 1. - P.77.

14. Слуквгн A.M., Ганчарова P.I. Вывучэнне генэтычных наступствау радыянукл1днага забруджання сажалкавага карпа // Ресяуб.конф. Современные проблемы генетики и селекции (4-6 июля 1995): Тез. докл.-Минск, 1995. - С.68.

15. Гончарова Р.И., Рябоконь Н.И., Слуквин A.M. Динамика мутабиль-ности соматических и половых клеток животных, населяющих районы выпадения радиоактивных осадков. // междун. науч.конф. Десять лет после Чернобыльской катастрофы (науч. аспекты проблемы),(28-29 февраля 1996): Тез. докл. Междун.науч. конф., Минск, 1996.- С.79.

16. GayKBiH A.M., Ганчарова P.I. Вывучэнне генэтычных наступствау радыянукл1днага забруджання у папуляцыях сажалкавага карпа //Becui АкадэмИ Навук Беларус1.- MiHCK, 1996.- N 1.- С.49-54.

17 Гончарова Р.И., Рябоконь H.H., Слуквин A.M. Генетический мониторинг животных населяющих районы выпадения радиоактивных осадков//11 Обнинский симпозиум по радиоэкологии (27-31 мая 1996): Реф. докл.-Обнинск, 1996.- С.225-227.

18. Гончарова Р.П., Рябоконь Н.И., Слуквин A.M. Динамика мутабиль-ности соматических и половых клеток животных, населяющих районы выпадения радиоактивных осадков//Цитология и генетика.- Киев, 1996. Т.ЗО.- N 4.- С. 35-4119. Tscernobyl. Auswirrungen auf Umwelt, Gesundheit und Menschenrechte //Permanentes Volkertribunal. Wien, Osterreich. 1996. S.50-51.

20. Гончарова Р.И., Рябоконь Н.И., Слуквин A.M. Генетический мониторинг животных, находящихся в районах выпадения радиоактивных осадков // Ж. Новые пром. технологии. Мин-тво Рос. Федерации по атомной энергетике.- М., 1996. - Вып. 2-3.- С.60-68.

21. Слуквин A.M., Гончарова Р.И. Изучение частоты морфозов у молоди карпа, выращиваемой в загрязненных радионуклидами прудах // доклады HAH Беларуси. - Минск, 1997. - Т.41.- N 4. - С.37-92.

22. Слуквин A.M. Интегральное влияние малых уровней радиационного загрязнения на популяции молоди прудового карпа //411 съезд БелОГиС (16-19 июля 1997): Тез.докл.- Горки, Минск, 1997.- С.117-118.

23. Гончарова Р.И., Рябоконь H.H., Слуквин A.M., Сиолич И.И. Биологические эффекты в популяциях животных при хроническом действии малых доз радиации // III съезд по радиационным исследованиям (14-17 октября 1997): Тез. докл.- Москва, Пущино, 1997.- T.II. - С.100-101-

Р э Э ю м э

Слукв1н Аляксандр М1хайлав1ч

Цытагенетычныя, рэпрадуктыуныя 1 марфалагхчныя параметры сажалкавага карпа у раёнах з радыяцыйным забруджаннем

Ключавыя словы: радыяцыя, малыя дозы, сажалкавы карп, аберантныя клетк1, анафазны метад, марфалагхчныя анамал11 (марфозы) , сажалка, вытворьикл., рэпрадуктыуныя параметры; эмбрыёны, л1чынк1_, малькг, сёлеткл., антымутаген.

Вывучалгся цытагенетычныя, рэпрадуктыуныя 1 марфалагхчныя параметры сажалкавага карпа у раёнах з радыяцыйным забруджаннем.

Паказана зн1жэнне у 1988-1991 гг. бальшын1 рэпрадуктыуных параметрау у вытворнз.кау карпа, як1я утрымл1вал1ся з 1986 г. у забруджанай радыянукл1дам1 сажалцы у параунанн1 з кантрольнымх (да-1 пасля-аварыйнымд.) дадзеным:.. У патомкау такхх вытворн1кау на ранн1х стадыях развхцця (эмбрыёнау, 2-сутачных л1чынак) зауважаны павышаныя частоты марфалаг1чных анамал!м 1 цытагенетычных пашкоджанняу. Установлены павышаныя узроун! аберантных клетак 1 марфозау у моладз1 карпа, вырашчанай у вырастных сажалках, заоруджаных-радыянукл!дам1.

Установлена, што вел1чьш1 рэпрадуктыуных параметрау вытворнз.кау карпа, цытагенетычныя 1 марфалагхчныя характарыстык1 1х патомкау на раннхх стадыях развхцця залежаць ад утрьмання радыянукл!дэ.у у палавых прадуктах вытворнхкау 1, безумоуна, выкл1каны радыяцыйным уздзеяннем. Разлхковая магутнасць паглынутай дозы палавым1 клеткам! вытворнд.кау ад унутранага 1 вонкавага апраменьвання склала ад 4.7 да 5.4 мкГр/сутк!.

Даказана прамая залежнасць велхчыняу цытагенетычных 1 марфалагхчных параметрау моладз1 сажалкавага карпа, вырашчаных у радыяцыйна забруджаных сажалках, ад канцэнтрацьа радыянукл1дау у гэтых рыб 1 хран1чнага уздзеяння павышанага радыяцыйнага фону (разл1ковая магутнасць паглынутай дозы ад вснкавага 1 унутранага апраменьвання 0.4-5.5 мкГр/сутк1).

Упершыню паказана магчымасць эфектыунага выкарыстання антымутагену для павышэння рэпрадуктыуных параметрау вытворн1кау карпа 1 для зн1жэння узроуню спадчынных пашкоджанняу у хх патомкау у забруджаным радыянукл!дам1 раёне.

РЕЗЮМЕ

Слуквин Александр Михайлович

Цитогенетические, репродуктивные и морфологические параметры

прудового карпа в районах с радиоактивным загрязнением.

Ключевые слова: радиация, малые дозы, прудовый карп, аберрантные клетки, анафазный метод, морфологические аномалии (морфозы), ПРУД» репродуктивные параметры, производители, эмбрионы, личинки, мальки, сеголетки, антимутаген.

Изучались цитогенетические, репродуктивные и морфологические параметры прудового карпа в районах с радиоактивным загрязнением.

Показано снижение в 1988-1991 гг. большинства репродуктивных параметров у производителей карпа, содержавшихся с 1986 г. в загрязненном радионуклидами пруду, по сравнению с контрольными данными. У потомков таких производителей на ранних стадиях развития (эмбрионов, 2-суточных личинок) обнаружены повышенные частоты морфологических аномалий и цитогенетических повреждений. Установлены повышенные уровни аберрантных клеток и морфозов у молоди карпа, выращиваемой в выростных прудах загрязненных радионуклидами.

Установлено, что величины репродуктивных параметров производителей карпа, цитогенетические и морфологические характеристики их потомков на ранних стадиях развития зависят от концентрации радионуклидов в половых продуктах производителей и, следовательно, вызваны радиационным воздействием. Расчетная мощность поглощенной дозы половыми клетками производителей от внутреннего и внешнего облучения составила от 4.7 до 5.4 мкГр/сутки.

Доказана прямая зависимость величин цитогенетических и морфологических параметров молоди прудового карпа, выращиваемого в радиаци-онно загрязненных прудах, от концентрации радионуклидов в теле рыб и хронического воздействия повышенного радиационного фона (расчетная мощность поглощенной дозы от внешнего и внутреннего облучения 0.4-5.5 мкГр/сутки).

Впервые показана возможность эффективного использования антимутагена для повышения репродуктивных параметров производителей карпа и для снижения уровня наследственных повреждений у их потомков в загрязненном радионуклидами районе.

SUMMARY

Slukvin Alexander Mikhailovich

Cytogenetic, reproductive and morphological parameters of pond carp in radiocontaninated regions.

Key words: radiation, low dosrs, pond carp, aberrant cells, anaphase method, morphological anomalies (morphoses), pond, reproductive parameters, stripped fishes, embryos, larvae, fry, one-summer carp, antimutagen.

Cytogenetic, reproductive and morphological parameters of pond carp were studied in radiocontaminated regions.

Most of reproductive parameters in carp stripped fishes kept in the radiocontaminated pond since 1986 was shown to be reduced in 1988-1991 as against the control data (pre- and post-accident). Offsprings of such stripped fishes were revealed to have increased frequencies of morphological malformations and cytogenetic injuries at early developmental stages (embryos, two-day larvae). Increased levels of aberrant cells and morphoses were detected in carp fry reared in the radiocontaminated nursery ponds.

Values of reproductive parameters in carp stripped fishes, cytogenetic and morphological characteristics of their offsprings at sarly developmental stages were revealed to depend on the radionuclide concentration in germ product of the stripped fashes and therefore to be induced by radiation effect. The estimated ibsorbed dosage rate of germ cells in stripped fishes due to Internal and external irradiation was iron 4,7 to 5,4 flGy/day.

Direct dependence between values of cytogenetic and norphological parameters in pond carp fry reared in the -adiocontaminated ponds and radionuclide concentration in this fish, ind chronic effect of an increased radiation background was shown 'the estimated absorbed dosage rate due to external and internal irradiation was from 0,4 to 5,5 flCy/day) .

For the first time was shown the possibility of antimutagen iffective application for increasing reproductive parameters of carp ¡tripped fishes and reducing the hereditary injury level in their ¡ffsprings in the radiocontaminated region.