Закономерности индукции цитогенетических эффектов у растений при раздельном и сочетанном действии тяжелых естественных радионуклидов и металлов

Белых, Елена Сергеевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Закономерности индукции цитогенетических эффектов у растений при раздельном и сочетанном действии тяжелых естественных радионуклидов и металлов
ВАК РФ 03.00.01, Радиобиология

Автореферат диссертации по теме "Закономерности индукции цитогенетических эффектов у растений при раздельном и сочетанном действии тяжелых естественных радионуклидов и металлов"

Направахрукописи г^

БЕЛЫХ Елена Сергеевна

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИНДУКЦИИ ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ У РАСТЕНИЙ ПРИ РАЗДЕЛЬНОМ И СОЧЕТАННОМ ДЕЙСТВИИ ТЯЖЕЛЫХ ЕСТЕСТВЕННЫХ РАДИОНУКЛИДОВ И МЕТАЛЛОВ

Специальность 03.00.01 - Радиобиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Сыктывкар 2005

Работа выполнена в Институте биологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук.

Научный руководитель: доктор биологических наук

Гераськин Станислав Алексеевич

Официальные оппоненты: доктор биологических наук Петин ВТ.

кандидат биологических наук Селезнева Е.М.

Ведущая организация: Обнинский государственный технический университет атомной энергетики

Защита диссертации состоится « 5 » апреля 2005 г. в «_» часов на заседании диссертационного совета Д.006.068.01 при Всероссийском научно-исследовательском институте сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии. 249030 Калужская обл., г. Обнинск, Киевское шоссе, 109-км, ВНИИ СХРАЭ, диссертационный совет. Факс (08439)68066

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИ СХРАЭ. Автореферат разослан « 28 » февраля 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук

Шубина О.А.

Введение

Актуальность проблемы. Широкое распространение зон с повышенным радиационным фоном, генезис которых связан либо с наличием вблизи дневной поверхности обогащенных тяжелыми естественными радионуклидами (ТЕРН) горных пород, либо с техногенным воздействием на биосферу, явилось стимулом к проведению масштабных исследований по миграции и биологическому действию ТЕРН (Stoklasa, Penkava, 1932; Попова и др., 1984а; Попова и др., 1984б; Шуктомова, 1986; Алексахин и др., 1990; Позолотина и др., 2000 и т.д.). Однако, несмотря на несомненную важность для понимания роли низких доз ионизирующих излучений в сложных процессах, происходящих в природных популяциях животных и растений, эти исследования не позволили количественно определить вклад инкорпорированных ТЕРН и сопутствующих им факторов в наблюдаемые биологические эффекты. Связанные с отсутствием таких оценок неопределенности существенно усложняют прогнозирование развития экологической ситуации на территориях с повышенным содержанием ТЕРН в объектах окружающей среды и планирование природоохранных мероприятий, поскольку для их эффективного осуществления необходимо выявление факторов, влияние которых следует контролировать или ограничивать в первую очередь.

Недостаток информации о закономерностях формирования ответной реакции биологических систем на воздействие металлов в концентрациях, присутствующих в окружающей среде (Sanita di Toppi, Gabbrielli, 1999), и практически полное отсутствие достоверных сведений об эффектах тяжелых естественных радионуклидов также затрудняет получение адекватной оценки опасности этих элементов для компонентов биосферы.

Еще сложнее прогнозировать реакцию биологических систем на сочетан-ное действие факторов. Экспериментально показано (Петин, Комаров, 1989; Лысцов, 1993; Гераськин и др., 1996; Петин и др., 1999; Евсеева, Гераськин, 2001 и т.д.), что синергизм и антагонизм являются закономерными, а не случайными событиями при реально встречающихся в окружающей среде уровнях техногенной нагрузки на биоту. Однако данных о совместном действии тяжелых естественных радионуклидов с разными по физическим и биохимическим свойствам металлами в научной периодике крайне мало для обобщений относительно того, в каких радиоэкологических ситуациях и на каком основании следует применять нормативы для ограничения радиационного воздействия на объекты окружающей среды. Решение указанных проблем возможно только на основе ясных представлений о закономерностях формирования реакции биологических систем на раздельное и совместное с металлами действие ТЕРН.

Цель исследования заключалась в выявлении закономерностей индукции цитогенетических повреждений у растений при раздельном и сочетан-ном действии тяжелых естественных радионуклидов и металлов.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Экспериментально изучить закономерности проявления токсического эффекта у растений (Chlorella vulgaris, Allium сера) при раздельном и совместном действии Cd и 232Th.

2. Исследовать влияние разных концентраций Cd и К на уровень цитогене-тических эффектов, индуцируемых ^^h в корневой меристеме Allium сера.

3. Количественно оценить вклад в индукцию цитогенетических эффектов у растений тяжелых естественных радионуклидов и металлов, присутствующих в пробах воды из природных источников с территории хранилища отходов радиевого производства.

Научная новизна. Впервые с использованием объектов (Chlorella vulgaris, Allium сера, A. schoenoprasum), относящихся кдвум разным подцарствам растений, оценена токсичность 232Th при его раздельном и совместном с Cd действии. Показано, что закономерности формирования токсического эффекта, как в случае раздельного, так и сочетанного действия 232Th и Cd на клетки хлореллы, имеют сходный характер. При этом существует диапазон, в пределах которого уровень регистрируемых токсических эффектов не отличается достоверно от контроля. В случае одновременного действия 232Th и Cd, именно последний определяет уровень токсического эффекта, выявляемого при сочетании концентраций, которые сами по себе не замедляют размножение хлореллы или рост корней лука. На фоне недостоверного вклада 232Th в исследованном диапазоне концентраций в формирование токсических эффектов у растений, обнаружено его значимое влияние на уровень регистрируемых в корневой меристеме А. сера и A. schoenoprasum аберрантных клеток, как в случае совместного действия с Cd, так и при поступлении из сложных по компонентному составу природных вод.

Впервые исследовано влияние разных концентраций Cd и К на уровень цитогенетических эффектов, индуцируемых 232Th в корневой меристеме Allium сера. Совместное действие 232Th с нетоксичной и токсичной концентрацией Cd приводит к синергическому увеличению частоты аберрантных клеток корневых меристем Allium сера. Только при определенной интенсивности воздействия Cd снижает уровень индуцируемых232ТИ цитогенетических эффектов в корневой меристеме Allium сера. Калий во всех изученных концентрациях оказывает защитное действие.

Впервые количественно оценен вклад в индукцию цитогенетических эффектов у растений ТЕРН и металлов, присутствующих в пробах воды из природных источников с территории расположения хранилища отходов радиевого производства (Республика Коми, пос. Водный). Частота аберрантных клеток в этих условиях определяется содержанием в пробах 232Th, 238U и 210Ро, увеличиваясь с повышением удельной активности материнских ТЕРН. Наибольшее влияние на изменение величины митотического индекса оказали Zn и 238U. Значение этого показателя увеличивается с повышением концент-

рации ионов Zn и проявляет обратную зависимость от активности 238U в образцах воды.

Теоретическая и практическая значимость. Выявленные в ходе диссертационного исследования закономерности раздельного и совместного действия ТЕРН и металлов на клетки растений могут быть использованы при решении задач охраны живой природы.

Результаты проведенных исследований свидетельствуют, что в случае одновременного влияния на клетки корневых меристем лука как низких, так и высоких концентраций кадмия с 232Th наблюдается синергизм в отношении индукции мутагенного эффекта. Возможность проявления нелинейных эффектов взаимодействия металлов и ТЕРН должна быть учтена в практике нормирования совместного воздействия этих факторов на биоту.

Примененный в диссертационном исследовании комплексный подход к изучению уровней химического и радионуклидного загрязнения природных водных источников показывает целесообразность поэтапного использования методов биологического тестирования и химико-аналитического контроля для выявления факторов, интенсивность воздействия которых на биоту следует контролировать в первую очередь.

Положения, выносимые на защиту:

1. Уровень токсического эффекта, как в случае раздельного, так и совместного действия на Chlorella vulgaris 232Th и Cd нелинейно зависит от содержания металлов в среде. При этом существует диапазон концентраций, в пределах которого скорость размножения Chlorella vulgaris не отличается от контрольной.

2. Совместное действие 232Th с нетоксичной и токсичной концентрациями Cd приводит к синергическому увеличению частоты аберрантных клеток корневых меристем АШит сера. Только при определенной интенсивности воздействия Cd снижает уровень индуцируемых 232Th цитогенети-ческих эффектов. Калий во всех изученных концентрациях оказывает защитное действие.

3. Уровень мутагенности и цитотоксичности проб природных вод определяется совместным действием тяжелых естественных радионуклидов и металлов, а не отдельными компонентами, для которых обнаружено превышение предельно допустимых концентраций.

Апробация работы и публикации. Основные результаты исследований были доложены на VIII Молодежной научной конференции Института биологии Коми НЦ УрО РАН (Сыктывкар, 2001), Международной конференции «Биологические эффекты малых доз ионизирующей радиации и радиоактивное загрязнение среды» (Сыктывкар, 2001 г.), XI Международном симпозиуме по биоиндикаторам (Сыктывкар, 2001), IV съезде по радиационным исследованиям (радиобиология, радиоэкология, радиационная безопасность) (Москва, 2001), IX Молодежной научной конференции «Актуальные проблемы биологии и экологии» (Сыктывкар, 2002). Представлены на Международной конфе-

ренции «Экология северных территорий России. Проблемы, прогноз ситуации, пути развития, решения» (Архангельск, 2002). По теме диссертации опубликовано 12 работ.

Структура и объем диссертационной работы. Работа состоит из введения, 4 глав, выводов, приложения, списка литературы, включающего 266 источников, из них 150 на иностранном языке. Диссертация изложена на 129 страницах и содержит 22 таблицы, 9 рисунков.

Материал и методы

В качестве объектов исследования выбраны широко используемые в радиобиологических и токсикологических исследованиях растения - термофильный штамм Chlorella vulgaris Beijer (тип Chlorophyceae), а также два вида рода Allium (семейство Liliacea): лук репчатый (А. сера L.) и шнитт-лук (A. schoeno-prasum L).

Для изучения раздельного и совместного действия (табл. 1) на клетки растений использовали водные растворы нитратов (привычная для растений форма источника азота) 232Th, Cd и К. Поскольку К не оказывает токсического действия на высшие (Сынзыныс и др. 2003) и низшие (Упитис, 1983) растения в широком диапазоне концентраций, его токсичность не оценивали. В качестве контроля во всех опытах использовали дистиллированную воду.

Токсичность Cd и 232Th определяли по: 1) отклонению от контроля оптической плотности суспензии клеток хлореллы после 24 ч роста в модельных растворах, используя аттестованную методику (Свидетельство № 01.19.231/2003 об аттестации в соответствии с ГОСТ Р 8.563-96) и 2) угнетению роста корней луковиц Allium сера (Fiskesjo, 1988). В первом случае эксперимент спланирован таким образом, чтобы наиболее детально исследовать поведение концентрационной зависимости в области малых и средних значений концентраций. Во втором - основное внимание уделено изучению действия низких, менее 1-Ю"6 М, концентраций232ТИ и Cd, которые встречаются в условиях окружающей среды (Титаева, Таскаев, 1984; Кабата-Пендиас, Пендиас, 1989).

Цитогенетические эффекты, индуцируемые в первом митотическом цикле клеток корневой меристемы лука (в условиях нашего эксперимента - через 30 ч роста корней в модельных растворах), оценивали общепринятыми методами (Паушева, 1980) по стандартным показателям: доле (%) колхициновых митозов (К-митозов) среди метафаз, частоте (%) аберрантных ана-телофаз и спектру повреждений, включая одиночные и двойные мосты и фрагменты, а также отставшие хромосомы. Скорость деления меристематических клеток определяли по величине митотического индекса (МИ). Из анализа была исключена концентрация Cd, сильно угнетающая деление клеток. Для изучения действия 232Th выбрана концентрация, соответствующая допустимому уровню вмешательства при поступлении с водой для населения (Нормы радиационной безопасности..., 1999).

Таблица 1

Схема эксперимента по изучению действия Cd, и К на клетки растений _Объест исследований - Chlorella vulgaris Beijer_

Концентрация, М

Cd(N03)2 '"Th(N03)4

по катиону по аниону по катиону по аниону

8.90-10 1 78 10 1 08 10a 431 10^

1 7810'" 3 56 10,и 19410" 7 76 10"

3 56 1 0'" 7 1210'" 3 8810a 1 55 10*

4.45-10'" 8 90 10'" 194 10° 7 76 10°

7 12 10'" 1 42 10a 3.88-10"° 1 5510'

1 78 10° 3 5610a 8 62 10"° 3 45 10'

2 2210" 4 4510a 970 10° 3 8810'

3 5610" 71210" 1 2910' 517 10'

4 00 10" 801 10a 1 94 10' 7 76 10'

6 2310'" 1 2510° 21510' 8 62 10'

6 6710'" 1 33 10° 2 91 10' 1 16 10"°

71210° 1 42 10° 3.88-10' 1 55 10"°

8.90-10-* 1 78 10° 5 82 10' 2 3310"°

1 07 10° 2 14 10° 7.76-10' 3 10 10*

1 2510° 2 49 10° 1 16 10"° 4 65 10*

1 42 10° 2 85 10° 1.55-10"° 6 21 10"°

2 22 10° 4 45 10° 1 94 10"° 7 7610"°

2 67 10° 534 10° 2 1510"° 8 62 10"°

3 5610° 71210° 2 3310"° 9 31 10*

4 45 10° 8 90 10° 3 88 10* 1 5510°

6 23 10"° 1 2510' 5 82 10"° 2 3310"°

7 12 10° 1 42 10' 7 76 10"° 3 1010°

8.90-10"1 1 78 10'

1 25 10' 2 49 10'

3.56-10' 7 12 10'

5 34 10' 1 07 10°

8.90-10' 1 78 10"°

1 42 10"° 2 85 10"°

2 22 10* 4 45 10*

5.34-10* 1 07 10°

5 34 10° 1 07 10*

Объект исследований - Allium сера L

Концентрация, М

Cd(N03)2 "'Th(N03)4 KN03

по катиону по аниону по катиону по аниону по катиону по аниону

8.90-10" 1 78 10° 3 88 10' 1 55 10* 7.93-10* 7 93 10*

8.90-10"° 1 78 10' 7.76-10' 3 10 10* 6.39-10" 6 39 10 J

5.34-10"° 10710° 1 55 10* 6 21 10* 1.30-10' 1 3010'

5.34-10"° 1 07 10^

Примечание полужирным шрифтом вьщелены концентрации, парные комбинации которых использованы для изучения совместного действия Сс! и 23ТТЬ либо К и ^ТИ

Мутагенность и токсичность проб воды из водоемов с территории хранилища отходов радиевого производства (Республика Коми, пос. Водный) оценивали по частоте аберраций хромосом в ана-телофазе первого деления клеток корневой меристемы A. schoenoprasum L и величине МИ, соответственно

Химический анализ проб воды проводили в аккредитованной (аттестат № РОСС RU. 0001.511257) лаборатории «Экоаналит» Института биологии Коми НЦ УрО РАН и в лаборатории миграции радионуклидов и радиохимии, зарегистрированной в Государственном реестре № 41623-2003. Концентрации К и Na в пробах воды определяли методом пламенной фотометрии. Метод атомной абсорбции применяли для определения содержания Са, Мд и тяжелых металлов (Си, РЬ, Сс1,1г\, Мп, 1\Н). Концентрация 232ТИ измерена фотометрически с арсенозо-Ш (Кузнецов, Саввин, 1961) на фотоколориметре КФК-3, 23811 - люминесцентным методом с использованием прибора ЛЮФ-57 (Доб-ролюбская, 1962), ^(За - эманационным с регистрацией а-частиц на установке Альфа-1 (Старик, 1969). Содержание 210Ро и21°РЬ определяли методом электрохимического осаждения элементов из раствора на никелевые диски. Интенсивность а-излучения210Ро и (3-излучения 210В1 - дочернего изотопа 210РЬ, определяли на УМФ-2000М (Адамова, Таскаев, 1980).

Статистическую обработку данных осуществляли общепринятыми методами (Абезгауз и др., 1970; Кендалл, Стьюарт, 1973; Закс, 1976; Крамер, 1975; Айвазян и др., 1983). Коэффициенты взаимодействия и их достоверность находили по формулам, приведенным в работе (Гераськин, 1996).

Закономерности индукции токсических и мутагенных эффектов у растений при раздельном и сочетанном действии 232Th, Cd и К

Закономерности индукции токсического эффекта у Chlorella vulgaris Beijer при раздельном и совместном действии M2Th и Cd. Существование альтернативных точек зрения на характер зависимости токсического эффекта от концентрации металлов и времени воздействия (Davis, Svendsgaard, 1990; Бурлакова, 1994; Knasmüller et al., 1998; Zhang, Xiao, 1998; Довгалюк и др., 2001 а и др.), а также практически полное отсутствие информации об эффектах, вызываемых сочетанным воздействием низких концентраций радионуклидов и металлов, усложняет оценку опасности этих элементов для такого важного компонента биосферы, как растения, и делает необходимым проведение специальных исследований.

На первом этапе были изучены закономерности проявления токсического эффекта у растений при раздельном и совместном действии тяжелого металла Cd и 232Th, являющегося одновременно химически токсичным металлом и родоначальником семейства радиоактивных элементов.

На рис. 1 представлены результаты исследований 24-часового действия нитратов Cd и ^^h на размножение клеток Chlorella vulgaris Beijer. Зависимости оптической плотности суспензии клеток хлореллы от концентраций Cd (рис. 1а) или 232Th (рис. 16) имеют сходный нелинейный характер (величины критериев качества аппроксимации для линейных моделей равны соответственно: R2 = 0.40, F = 19.53, р, =0.0001 и R2 =0.32, F=9.42, pf =0.006). В обоих случаях выделяются два диапазона, в пределах которых реакция клеток на

-20 -18 -16 -14 -12 -10

Рис. 1. Зависимость изменения оптической плотности суспензии асинхронно делящихся клеток хлореллы от концентрации Сс1 (а) и 232"П1 (б). По оси абсцисс -натуральный логарифм концентрации, М; по оси ординат - инкремент оптической плотности суспензии клеток водоросли после 24 ч роста.

воздействие Сс1 либо 232ТЬ принципиально различается. В диапазоне 8.90Ю11-3.56Ю7М Сс1, как и 1.08-Ю9 -1.55-10® М 232!!! уровень токсического эффекта не превышает достоверно контрольный, о чем свидетельствуют достоверно не отличающиеся от нуля значения коэффициентов линейной регрессии: 0.001036±0.001275 и 0.00036±0.000512 соответственно. Во втором диапазоне - 5.34-10-7-5.34-10"5М Сс1 или ^ЭД-Ю^-^Тб-Ю6 М 232ТТ| токсический эффект линейно (Я2 = 93 %, Г = 54.33, р, = 0.002 и Я2 = 86 %, Р = 26.15, р, = 0.007 соответственно) возрастает с повышением концентрации металла или радионуклида.

Представленные результаты свидетельствуют о сходных закономерностях реакции клеток хлореллы на воздействие разных по физическим и биохими-

ческим свойствам металлов - 232Th и Cd. Поэтому в определении формы зависимости ведущее значение принадлежит особенностям ответной реакции клеток на слабые и сильные воздействия. Физические и химические характеристики факторов влияют на значения концентраций, при которых происходит изменение характера зависимости. В условиях нашего эксперимента для Cd эта концентрация равна 5.34-10"7 М, а для 232Th - 1.94-10"8 М.

При сочетанном действии Cd и 232Th (рис. 2), как и в случае раздельного, наблюдается диапазон, в пределах которого уровень регистрируемого токсического эффекта не отличается достоверно от контрольного. Однако изменяется значение правой границы этого диапазона: в вариантах с использованием 3.88Ю8, 3.88-10"7 и 7.76-10"7М 232Th достоверный токсический эффект наблюдается начиная с концентрации Cd 0.89-10* М (рис. 2а, в). В случае применения 1.55-10-6 М 232Th, угнетение деления клеток хлореллы регистрируется (рис. 2г) при введении в раствор 3.56-10'7 М Cd. Сами по себе эти концентрации металлов не были токсичными, но граничили с вызывающими существенное снижение скорости деления клеток хлореллы. Причем, как показали результаты дисперсионного анализа, уровень токсического эффекта на 76-81 % определялся кадмием. Вклад 232Th и сочетанного действия факторов оказался недостоверным.

Токсическое действие 232Th и Cd на Allium сера L. Результаты оценки 30-часового воздействия 232Th и Cd на рост корней луковиц Allium сера L представлены на рис. 3. Степень ингибирования роста корней оценивали на основе (Гераськин и др., 1994) сравнения значений моды (ЕС = ДМо/Мо, %), т.к. с использованием критерия хг (Абезгауз и др., 1970) было установлено, что не все эмпирические ряды распределений соответствуют нормальному закону. Достоверность отличий опытных вариантов от контроля также определяли по X2. Произведенные с учетом этих требований оценки (рис. За) показали, что в определенных диапазонах концентраций 232Th или кадмия рост корней не ингибируется. Важно, что в обоих случаях эти концентрации ниже 1 -10е М,т.е. находятся на уровне встречаемых в окружающей среде (Титаева, Таскаев, 1984; Кабата-Пендиас, Пендиас, 1989). При содержании 232Th 1.55-10"* и Cd -5.34-Ю"6 М наблюдалось 40 %-ное ингибирование роста корней. Эти концентрации следует отнести к среднетоксичным. Концентрация кадмия 5.34-Ю5 М вызвала сильное (80 %) угнетение ростовых процессов.

Совместное влияние ^ЧЬ и Cd (рис. 36) приводит к достоверному снижению длины корней Allium сера L. при сочетании концентраций соответственно 7.76-10"7 и 0.89-10"7 М, которые сами по себе такой эффект не оказывали. Заметим, что сходная закономерность обнаружена при использовании в качестве тест-объекта хлореллы. Дальнейшее повышение содержания Cd до 5.34-Ю"6 и 5.34-10"5 М при той же концентрации 232Th (7.76-10"7 М) приводит к еще большему замедлению роста корней.

Таким образом, с использованием объектов, относящихся к двум разным подцарствам растений, показано, что закономерности формирования токсического эффекта, как в случае раздельного, так и сочетанного действия ^^h и Cd, имеют сходный характер. При этом существует диапазон, в пределах кото-

0,05 0,03 0,01 -0,01 -0,03 -0,05 -0,07 -0,09 -0,11

-24 -22 -20 -18 -16 -14 -12

Рис. 2. Изменение оптической плотности суспензии асинхронно делящихся клеток хлореллы в зависимости от концентрации Сс1 при содержании 232П"1: а- 3.38-10-оМ; б-3.38-107М; в - 7.76-10"7М; г - 1.55-10"«. По оси абсцисс-натуральный логарифм концентрации Cd, M; по оси ординат - инкремент оптической плотности суспензии клеток водоросли после 24 ч роста в растворах Сс! (сплошная линия на рисунке) или Сс! и 232ТИ (пунктирная линия).

Рис. 3. Результаты оценки 30-часового раздельного (а) и сочетанного (б) действия 232Т11 и Сс1 на рост корней луковиц АШит сера 1_. По оси абсцисс - вариант опыта:

а) 1 - контроль; 2 - 232~т (3.88-10'7 М); 3 - 232"ТТ| (7.76-10 7 М); 4 - пЧЬ (1.55-10* М) 5-Сс1 (0.89-108 М); 6-Сс! (0.89-10"7 М); 7-Сс1 (5.34-10-® М); 8-Сс! (5.34-105 М)

б) 1 - контроль; 232ТЬ (7.76-10 7 М) совместно с Сс1 в концентрации 2 - 0.89-10'8 3 - 0.89-10-7; 4 - 5.34-106; 5 - 5.34-10"5 М.

По оси ординат - степень (ЕС, %) ингибирования (-) или стимуляции (+) роста с указанием числа проанализированных корней.

poro токсичность модельных растворов не отличается достоверно от контроля. В случае одновременного действия 232Th и Cd на клетки растений, именно тяжелый металл определяет уровень токсического эффекта, выявляемого при сочетании концентраций, которые сами по себе не замедляют размножение хлореллы или рост корней лука.

Цитогенетические эффекты, индуцируемые при раздельном и сочетанием действии 23JTh, Cd и К на корневые меристемы Allium сера L. Проблема разработки новых принципов защиты окружающей среды от радиационных воздействий имеет важное значение (Polikarpov, 1998; Brechignac, 2003; IAEA, 1992; UNSCEAR, 1996; ICRP, 2003). В то же время данных о сочетанном действии ТЕРН с разными по физическим и биохимическим свойствам металлами на биологические объекты крайне мало, что не позволяет адекватно оценить воздействие повышенных уровней естественной радиоактивности на живую природу. Поэтому на втором этапе наших исследований было изучено влияние разных концентраций Cd и К на уровни мутагенных и цитотоксических эффектов, индуцируемых тяжелым естественным радионуклидом - 232Th в корневой меристеме Allium сера L

Рассмотрим сначала результаты раздельного действия Cd и 232Th на клетки меристем Allium сера L. 232Th в исследуемой концентрации (7.76Ю7 М) достоверно не увеличивает частоту аберрантных клеток (табл. 2) и отдельных типов структурных перестроек хромосом (рис. 4) по сравнению с контролем, а также не снижает митотический индекс (рис. 5). Однако существенно возрастает доля анафаз с отставшими хромосомами (рис. 4), а среди метафаз - К-митозов (табл. 2). Эти повреждения являются следствием нарушения сборки нитей веретена деления на стадии G2 клеточного цикла (Wierzbicka, 1999; Seoane, Dulout, 2001). Длительность митотического цикла таких клеток существенно увеличивается (Wierzbicka, 1999). Поэтому их считают (Grant, 1982) маркерами слабого цитотоксического эффекта.

Таблица 2

Частота аберрантных ана-телофаз и доля клеток с К-митозами в корневой меристеме Allium сера L. при действии 232Th и Cd

Количество проанализированных ана- те-лофаэ Частота аберрантных ана- телофаз. % Количество проанализированных метафаз, шт. Доля клеток с К-митозами, %

Год Вариант XtS- X инкремент X инкремент

2003 Контроль 1 1221 1.59±0.47 - 474 0.30±0.46 -

2004 Контроль 2 2205 0.93±0.13 - 1264 0.15±0.21 -

2003 7.76-10"' M^Th 1176 1.68±0.31 0.09±0.31 439 2.71±0.37а 2.41 ±0.37

2004 0.89-10 ° М Cd 1653 1.09±0.21 0.16±0.21 1414 2.77±0.13' 2.65±0.13

2003 0.89-10"' MCd 867 0.71 ±0.23" -0.88±0.23 341 1.17±0.69" 0.80±0.69

2003 5.34-10"6 MCd 1477 2.13±0.19а 0.54±0.19 406 2.76±0.46" 2.54±0.46

2004 Cd (0.89-10'")+ 232Th (7.76-10 7) 1485 1.89±0.18" 0.96Ю.18 1277 4.92±0.50" 4.78±0.50

2003 Cd (0.89-10 ')+ 232Th (7.76-10"7) 1780 1.04±0.60 -0.55±0.60 513 0.85±0.83 0.55±0.83

2003 Cd (5.34-10*)+ 232Th (7.76-10'7) 624 3.46±0.65" 1.87±0.65 309 2.65±1.58" 2.35±1.58

Примечание: здесь и в табл. 4 отличия от контроля достоверны приа- р <0.05,8 - р < 0.01; р<0.001.

Рис. 4. Спектр цитогенетических повреждений клеток корневой меристемы Allium сера L при действии 232Th и Cd. По оси абсцисс - вариант опыта: 1 -7.76 107 М 232Th; 2-0 89-Ю8 М Cd; 3-0.89 107 М Cd, 4-5.34-106 М Cd. По оси

ординат- инкремент (%) частоты одиночных (ф1) и двойных (ф2) фрагментов, одиночных (м1) и двойных (м2) мостов, отставших хромосом (ох). ** - отличие от контроля достоверно при р<0.01.

Рис. 5. Митотический индекс клеток корневой меристемы Allium сера L. при действии 232Th и Cd. По оси абсцисс - вариант эксперимента: 1 -7.76-Ю7 М 232Th; 2 -0.89-108 М Cd; 3 -0.89-10"7М Cd; 4-5.34-10"6М Cd. По оси ординат -инкремент значений митотического индекса, %. * - отличие от контроля достоверно при р<0.05.

Результаты действия концентрации 0.89-108 М кадмия сходны с полученными для 232ТИ: при не отличающемся от контроля уровне аберрантных кле-

ток, наблюдается значительное увеличение доли К-митозов (табл. 2) и частоты анафаз с отставшими хромосомами (рис. 4). Значение митотического индекса находится на уровне контроля (рис. 5).

Увеличение содержания Cd в растворе до 0.89-10"7М вызывает достоверное снижение, даже по отношению к контрольному варианту, частоты аберрантных клеток (табл. 2) за счет уменьшения числа повреждений хроматидно-го типа (рис. 4). Следует обратить внимание на отсутствие клеток с отставшими хромосомами. Кроме того, хотя доля К-митозов остается по-прежнему высокой по отношению к контролю (табл. 2), но достоверно (р < 0.05) снижается в сравнении с уровнем этих повреждений, индуцируемых меньшей концентрацией Cd. Значение митотического индекса не отличается от контроля (рис. 5). Эти данные свидетельствуют о снижении мутагенного эффекта Сс1 при концентрации 0.89-10"7 М и времени воздействия 30 ч, а также уменьшении его влияния на формирование нитей веретена деления.

Повышение содержания Сс1 до 5.34-Ю6 М снова приводит к достоверно высокому мутагенному эффекту (табл. 2) в основном за счет увеличения по отношению к контролю частоты клеток с одиночными мостами (рис. 4). При этом снижается митотический индекс (рис. 5). Доля К-митозов (табл. 2) достоверно отличается от контрольной и увеличивается по сравнению с более низкой концентрацией кадмия (0.89-10"7М).

Таким образом, регистрируемые в первом митотическом делении клеток корневых меристем лука цитогенетические эффекты при действии 7.76-107 М 232ТИ и 0.89-10"8 М Сс1 сходны по уровню и спектру преобладающих повреждений. Данные концентрации элементов, не превышающие реально встречаемые в окружающей среде, не вызывают токсические эффекты у растений на организменном и тканевом уровнях, что показывают результаты соответственно измерения длины корней и оценки митотического индекса клеток меристем. Однако они индуцируют токсический эффект на клеточном уровне, который выражается в достоверном увеличении нарушений, связанных с повреждением веретена деления. Следует также обратить внимание на то, что зависимость «концентрация кадмия - эффект» ни по одному из регистрируемых типов цитогенетических повреждений не является линейной. Мутагенный и цитотоксический эффекты 0.89-10"7М кадмия оказались ниже, чем при действии меньшей концентрации - 0.89Ю8М. Концентрация 5.34-10-6 М вызвала достоверные токсические и мутагенный эффекты.

Совместное действие 0.89-10"8 М кадмия с 232^ (7.76-10"7М) на меристемы лука приводит к достоверному повышению частоты аберрантных ана-телофаз (за счет клеток с одиночными фрагментами и отставшими хромосомами (рис. 6)) не только в сравнении с контролем (табл. 2), но и по отношению к ожидаемому аддитивному эффекту (рис. 7). Аддитивно увеличивается и доля К-митозов (табл. 2, рис. 7), что является признаком слабого антимитотическо-го эффекта. Значение митотического индекса (рис. 8) достоверно не отличается от контрольного.

Иная реакция клеток наблюдается в ответ на сочетанное действие ^ЧЬ с более высокой (0.89-10-7 М) концентрацией Сс1: частота аберрантных ана-те-лофаз оказалась достоверно ниже контрольной (табл. 2), в основном за счет

Рис. 6. Спектр цитогенетических повреждений клеток корневой меристемы Allium сера L. при действии 7.76-10'7 М 232Th и С<± По оси абсцисс - вариант эксперимента совместного действия 232Th и: 1 - 0.89-108 М Cd; 2 - 0.89-107 М Cd;3-5.34-10"® М Cd. По оси ординат- инкремент (%) частоты одиночных (ф1) и двойных (ф2) фрагментов, одиночных (м1) и двойных (м2) мостов, отставших хромосом (ох).

Здесь и далее на рисунках: * - отличие от контроля достоверно при р < 0.05; **-р< 0.01; ***-р< 0.01.

Рис. 7. Значения коэффициентов взаимодействия, вычисленные для частоты аберрантных клеток (1-3) и доли клеток с К-митозами (4-6). По оси абсцисс -вариант эксперимента совместного действия 232ТИ и: 1,4 - 0.89-108 М Сс1; 2,5 — 0.89-10"7 М Сс1; 3,6-5.34-10"® М Сс1. По оси ординат - значение коэффициента взаимодействия.

существенного уменьшения числа одиночных фрагментов (рис. 6). Совместный мутагенный эффект оценивается как аддитивный (рис. 7). Отсутствие на цитологических препаратах клеток с отставшими хромосомами (рис. 6) и антагонизм (рис. 7) в отношении индукции К-митозов свидетельствуют о снижении повреждающего действия 232Т11 на нити веретена деления. Значение митоти-ческого индекса (рис. 8) сравнимо с контрольным.

Кадмий в концентрации 5.34-108М совместно с 232ТИ синергически увеличивают уровень мутагенного эффекта (рис. 7), главным образом, за счет достоверного повышения частоты одиночных мостов (рис. 6). При этом усиливается и цитотоксическое действие металлов, что находит выражение в резком снижении митотического индекса (рис. 8).

1 2 3

Рис. 8. Митотический индекс клеток корневой меристемы Allium сера L. при действии 7.76-Ю'7 M 232Th и С<± По оси абсцисс - вариант эксперимента совместного действия 232Th и: 1 -0.89-108 М Cd; 2-0.89-10 7 М Cd; 3-5.34-10* М

Cd. По оси ординат - инкремент значений митотического индекса, %.

Результаты дисперсионного анализа (табл. 3) показывают, что при совместном действии Cd и 232Th на корневые меристемы лука токсический эффект определяется преимущественно кадмием. Влияние исследованной концентрации радионуклида на митотическую активность клеток недостоверно. Напротив, частота аберрантных клеток зависит в основном от концентрации 232Th. Совместный вклад факторов, как в случае токсического, так и мутагенного эффектов оценивается как достоверный, но невысокий.

Таким образом, представленные результаты показывают, что синергичес-кий эффект в отношении индукции аберраций хромосом возникает в случае одновременного применения 232Th снизкой (0.89-10"8 М) и высокой (5.34-10* М) концентрациями Cd. Только при определенной интенсивности воздействия кадмия (в концентрации 0.89-10'7 М и времени обработки корней 30 ч) совместно с 232Th наблюдается восстановление поврежденных металлом и радио-

Таблица 3

Результаты дисперсионного анализа сочетанного действия нитратов 232Th и Cd на корневую меристему Allium сера L.

Вариация Степени свободы Девиаты Дисперсии F Рг

Для частоты аберрантных клеток

Cd 3 12.924 4.308 28.84 <0.001

Th 1 10.756 10.756 72.00 <0.001

Сочетанный эффект 2 6.232 3.116 20.86 <0.001

Остаточная 27 4.034 0.149

Общая 33 33.946

Для митотического индекса

Cd 3 34.590 11.531 58.243 <0.001

1 0.029 0.029 0.146 0.706

Сочетанный эффект 2 8.408 4.204 21.235 <0.001

Остаточная 27 5.345 0.198

Общая 33 48.374

Примечание здесь и в табл. 5: F - критическое значение критерия Фишера; р(- уровень значимости для значения ^.

нуклидом клеточных структур. Это приводит к антагонизму в отношении выхода клеток с поврежденным веретеном деления. Снижается и возможность реализации потенциальных повреждений ДНК в истинные мутации, что выражается (табл. 2) в уменьшении уровня мутагенного эффекта по сравнению с контролем и другими исследованными вариантами совместного действия Cd и 232ТЬ.

В целях наиболее полного выявления закономерностей биологического действия 232"П1 было предпринято исследование модификации калием индуцируемых тяжелым естественным радионуклидом цитогенетических эффектов в меристемах АШит сера L. Калий принципиально отличается от кадмия своими физическими и биохимическими характеристиками и является жизненно важным для растений элементом.

Сначала было изучено раздельное действие нескольких концентраций калия на клетки меристем лука. Из полученных данных следует, что все три концентрации металла достоверно снижают частоту аберрантных ана-тело-фаз (табл. 4) главным образом за счет уменьшения количества одиночных фрагментов и мостов (рис. 9). Митотический индекс (рис. 10) достоверно не отличается от контрольных значений.

Калий в концентрации 7.93-10"^ совместно с 232"Л1 (7.76-10"7М) не увеличивают достоверно частоту аберрантных ана-телофаз (табл. 4) по сравнению с контролем. Тем не менее, частота одиночных фрагментов оказывается достоверно (р = 0.024) выше, чем при действии одного калия, хотя не отличается (р = 0.068) от регистрируемой в контрольном варианте (рис. 9). Доля К-мито-зов (табл. 4) превосходит контрольное значение. Это означает, что калий в исследуемой концентрации, хотя и снижает, но полностью не предотвращает влияние радионуклида на метаболизм клеток.

Таблица 4

Частота аберрантных клеток и доля клеток с К-митозами при действии Сс1, 232ТТ| и К на корневую меристему АШит сера 1_.

Рис. 9. Спектр цитогенетических повреждений клеток корневой меристемы Allium сера L при действии 7.76-10-7 М 232Th и К. По оси абсцисс - вариант воздействия калия раздельно (1 - 7.93Ю"6, 2 - 6.39-10'3, 3 - 1.30-10"2М) и совместно (1а, 2а, За) с 232Th. По оси ординат - инкремент (%) частоты одиночных (ф1) и двойных (ф2) фрагментов, одиночных (м1) и двойных (м2) мостов, отставших хромосом (ох).

Аналогичная реакция меристем наблюдается при повышении до 6.39-Ю3 М содержания К в растворе на фоне неизменной концентрации радионуклида. Значения митотического индекса (рис. 10), частоты аберрантных клеток (табл. 4) и отдельных типов повреждений (рис. 9), включая К-митозы (табл. 4),

Рис. 10. Митотический индекс клеток корневой меристемы Allium сера L при действии 7.76-10"7 М 232^ и К. По оси абсцисс - вариант воздействия калия раздельно (1 -7.93-К)-6,2-6.39-1 fr3, 3-1.30-10 2 М) и совместно (1а, 2а, За) с 232Th. По оси ординат - инкремент значений митотического индекса, %.

достоверно (р > 0.05) не отличаются от регистрируемых при влиянии одного калия. Исключение составляет уровень индуцируемых одиночных фрагментов, который, как и в предыдущем варианте, оказался достоверно (р = 0.013) выше, чем при действии одного калия, но значительно (рис. 9) ниже, чем в контроле.

Рассматривая результаты совместного действия на корневые меристемы лука 1.30-10"2 М калия с ^^h, следует обратить внимание на сходные с раздельным действием указанной концентрации калия частоты всех типов аберраций и митотический индекс. Вполне возможно, это свидетельствует о том, что калий в данном случае предотвращает поступление ^^Th в цитозоль. Действительно, калий является потенциалопределяющим ионом (Генкель, 1972; Поливода и др., 1990), а поверхностный заряд плазматической мембраны существенно влияет на транспорт в клетку молекул, особенно с большим зарядом (Zhang etal., 2001). Поэтому перенос 232Th через мембраны, как иона с высоким зарядом (Th4+) или, в случае гидролизации, комплекса в значительной мере должен регулироваться трансмембранным электрическим потенциалом. Предположение о том, что именно калий при совместном действии с радионуклидом влияет на выход аберрантных клеток и уровень цитотоксического эффекта, подтверждают данные дисперсионного анализа (табл. 5). В связи с тем, что совместное действие К и 232Th оказалось не значимым, теряет смысл расчет коэффициентов взаимодействия.

Таким образом, в отличие от Cd, калий при всех изученных концентрациях уменьшает влияние (прямое или опосредованное) радионуклида на внутриклеточные процессы. Следует обратить внимание и на то, что ни одна из

Таблица 5

Результаты дисперсионного анализа сочетанного действия нитратов ^Th и К на корневую меристему Allium сера L Вариация | Степени свободы | Девиаты | Дисперсии I F | р>

Для частоты аберрантных клеток

К 3 2.156 0.717 10.728 <0.001

1 0.009 0.009 0.136 0.715

Сочетанный эффект 2 0.175 0.088 1.312 0.287

Остаточная 26 1.738 0.067

Общая 32 4.074

Для митотмческого индекса

К 2.560 3 0.853 7.364 <0.001

•""Th 2.560-10"5 1 2.56-10-4 0.0002 0.988

Сочетанный эффект 0.391 2 0.196 1.687 0.205

Остаточная 3.013 26 0.116

Общая 5.965 32

исследованных концентраций калия не вызвала синергического усиления ответной реакции клеток на совместное воздействие этого макроэлемента с радионуклидом, тогда как при низком (0.89-10'8М) и высоком (5.34-10*М) содержании Сс1 в растворе с 232ТИ мы наблюдали сверхаддитивный мутагенный эффект.

Полученные в ходе настоящего исследования результаты, подкрепленные данными других авторов (Гудков и др., 1999; МагёшНогиепё е1а1., 2004) показывают, что уровень мутагенных и цитотоксических эффектов, индуцируемых при совместном действии радионуклидов с тяжелыми металлами может отличаться от ожидаемого аддитивного. Причем даже несходные по физическим и химическим характеристикам элементы могут вызывать нелинейные ответные реакции клеток на этапе реализации повреждений в силу присущего всем саморегулирующимся системам свойства не просто воспринимать изменения, происходящие во внешней среде, но усиливать или ослаблять экзогенные сигналы в зависимости от тенденций своего внутреннего развития. В отличие от тяжелых металлов, жизненно важные для растений макроэлементы способны снижать влияние радионуклидов в результате предотвращения поступления последних в клетки и нормализации метаболических процессов.

Оценка мутагенности и цитотоксичности проб воды из природных источников района расположения хранилища отходов радиевого производства

Для получения корректной оценки биологических эффектов в условиях окружающей среды, где на растения одновременно действует множество факторов разной природы и интенсивности, необходимо ясно представлять закономерности формирования ответной реакции биологических объектов на сложные многокомпонентные воздействия. Поэтому на заключительном этапе мы количественно оценили влияние на индуцируемые цитотоксические и

мутагенные эффекты у растений металлов и тяжелых естественных радионуклидов, в том числе 232Т11, присутствующих в природных водных источниках (рис. 11) территории бывшего радиевого производства (Республика Коми, пос. Водный).

№7

<■-------------

Рис. 11. Схема мест отбора проб из водных источников территории хранилища (заштрихована) радиоактивных отходов. №1,2- исток; № 3, 4 - устье ручьев I и II, имеющих выход к р. Ухте; № 5 - микроводоем; № 6 - из реки в 300 м вниз по течению от хранилища радиоактивных отходов; № 7 - вне зоны хранилища из ключа, воды которогопреждесодержаливысокиеконцентрации ^Ра,2327Т1, щелочных и тяжелых металлов; № 8 - из р. Ухты вне зоны антропогенного и техногенного влияния.

Установлено, что в пробах № 1-5, отобранных из водоемов, расположенных на территории хранилища радиоактивных отходов суммарные концентрации радионуклидов и металлов выше, чем в образцах № 6-8. Однако удельная активность ни одного из дозообразующих радионуклидов, и их суммарного содержания не превосходит уровни вмешательства при поступлении с водой для населения (Нормы радиационной безопасности..., 1999). Концентрации 7п и Мп во всех, а Са во втором и четвертом образцах оказались больше предельно допустимых для рыбохозяйственных водоемов (Привезенцев, 1973).

Данные биотестирования (рис. 12) с использованием А. вЬовпоргавит показали, что все пробы, за исключением образца № 8, отобранного из р. Ухты вне зоны антропогенного воздействия, характеризуются достоверно высокой мутагенной активностью. Значительный цитотоксический эффект выявлен только для образцов № 1 и 2 из истоков ручьев I и II. Проба воды № 6 из р. Ухты, взятая вблизи хранилища радиоактивных отходов, вызвала увеличение мито-тического индекса в корневой меристеме растений. Одновременное повышение частоты клеток с отставшими хромосомами указывает на слабый цитотоксический эффект входящих в состав этой пробы компонентов.

Результаты пошагового регрессионного анализа свидетельствуют о том, что частота (%) аберрантных клеток (АК) зависит от содержания (Бк/дм3) в пробах 232ТЬ, 23811 и 210Ро. Величина (%) митотического индекса (МИ) - от

Рис. 12. Значения инкрементов частоты аберрантных ана-телофаз (а), митотического индекса (б) и отставших хромосом (в) клеток корневой меристемы А. вЬоепоргавит. По оси абсцисс - номера проб воды; по левой оси ординат - инкремент величины митотического индекса, %; по правой -инкременты частот аберрантных клеток и отставших хромосом, %.

2п (мг/дм3) и 23Ви (Бк/дм3). Причем 2п снижает токсический эффект, а 23811 увеличивает его:

АК = 0.40 + 7.48[232Т11] + 0.19[238и] - 1.86[210Ро] (Я2 = 0.76; Эг = 0.74; Р = 39.28; р, < 0.001)

МИ = -1.43 + 53.01 Рп] - 0.04[238и]

(Р?2 = 0.88; вг = 0.37; Р = 136.43; р, < 0.001)

Таким образом, в данном исследовании удалось не только установить факт существенного влияния тяжелых естественных радионуклидов на уровень регистрируемых структурных перестроек хромосом, но и количественно оценить его. Показано, что уровень мутагенности и цитотоксичности проб природных вод определяется совместным действием металлов и радионуклидов, а не отдельными компонентами, для которых обнаружено превышение предельно допустимых концентраций. Причем радионуклиды даже при низких уровнях удельной активности в водных источниках существенно влияют на степень их мутагенности. Следует также обратить внимание на выявленный, как в экспериментах с модельными растворами, так и при биотестировании проб природных вод, достоверный и высокий вклад ^^П! в индукцию аберрантных клеток.

Выводы

1. Биотестирование с использованием растений (Allium сера и A. schoeno-prasum, Chlorella vulgaris) двухкомпонентных модельных растворов и природных вод показало, что уровень их мутагенности и токсичности определяется совместным действием ТЕРН и металлов, а не отдельным компонентом, содержание которого превышает официально установленные предельно допустимые нормативы. При этом ТЕРН вносят достоверный и высокий вклад в индукцию мутагенных эффектов. Металлы, в зависимости от химических свойств и биологической значимости, снижают или увеличивают токсические эффекты и влияют на частоту отдельных типов повреждений хромосом.

2. Уровень токсического эффекта, как при раздельном, так и совместном действии на Chlorella vulgaris 232Th и Cd нелинейно зависит от содержания металлов в среде. При этом существует диапазон концентраций, в пределах которого скорость размножения Chlorella vulgaris не отличается от контрольной. Линейное увеличение токсического эффекта начинается при содержании 5.34-10'7 М кадмия или 1.94-10'8- 232Th. В случае совместного действия 232Th и Cd угнетение размножения хлореллы регистрируется при сочетании концентраций (1.55-10"8 и 3.56-107 М соответственно), которые по отдельности не проявляли достоверно повышенной токсичности.

3. Действие 232Th в концентрации 7.76-10"7М, как и 0.89Ю*М Cd, не увеличивает уровень аберраций хромосом в клетках корневой меристемы Allium сера по сравнению с контрольным. При этом и металл, и радионуклид не вызывают достоверных токсических эффектов у растений на организменном и тканевом уровнях, но действуют на клеточном, увеличивая долю К-митозов и частоту отставших хромосом. Повышение концентрации кадмия до0.89-10"7М снижает частоту аберраций хромосом по сравнению с контролем.

4. Совместное действие 232Th с нетоксичной (0.89-10"8 М) и токсичной (5.34-10"6 М) концентрациями Cd приводит к синергическому увеличению частоты аберрантных клеток корневых меристем Allium сера. Только при определенной интенсивности воздействия ^^h (7.76-10'7М) совместно с кадмием (в концентрации 0.89-10"7 М и времени обработки корней 30 ч) наблюдается уменьшение уровня мутагенного эффекта до аддитивного и антагонизм в отношении цитотоксического. В отличие от Cd, калий во всех изученных концентрациях (7.93-10^,6.39 Ю"3,1-30-10"2 М) снижаетуровень регистрируемых в контроле и индуцируемых 232Th цитогенетических повреждений. Максимальный защитный эффект К наблюдается при концентрации 1.30-10"2 М.

5. При одновременном действии на клетки растений 232Th и Cd, именно последний определяет уровень токсического эффекта. Радионуклид оказывает значимое влияние на частоту регистрируемых в корневой меристеме А. сера и A. schoenoprasum аберрантных клеток как при совместном действии с Cd, так и при поступлении из сложных по компонентному составу природных вод.

6. Впервые количественно оценен вклад в индукцию цитогенетических эффектов у растений ТЕРН и металлов, присутствующих в пробах воды из природных источников с территории хранилища отходов радиевого производства (Республика Коми, пос. Водный). Частота аберрантных клеток в этих условиях

определяется содержанием в пробах И2ТИ, 23811 и 210Ро, увеличиваясь с повышением удельной активности материнских ТЕРН. Наибольшее влияние на изменение величины митотического индекса оказали 1п и 23811. Значение этого показателя увеличивается с повышением концентрации ионов 1п и проявляет обратную зависимость от активности 2381) в образцах воды.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Евсеева Т.И., Храмова Е.С. Цитогенетические эффекты сочетанного действия тория-232 с ионами щелочных и тяжелых металлов на растения // Биологические эффекты малых доз ионизирующей радиации и радиоактивное загрязнение среды: Тез. докл. междунар. конф. (Сыктывкар, Республика Коми, Россия, 20-24 марта 2001 г.). — Сыктывкар, 2001. (Коми научный центр). С. 9.

2. Евсеева Т.И., Гераськин С.А., Храмова Е.С. Оценка генотоксичности и токсичности проб воды, содержащих тяжелые металлы и тяжелые естественные радионуклиды по тестам на растениях // Тез. докл. XI Международного симпозиума по биоиндикаторам. (Сыктывкар, Республика Коми, Россия, 1721 сентября 2001 г.). — Сыктывкар, 2001. (Коми научный центр УрО РАН). С. 56-57. (рус, англ. яз.).

3. Евсеева Т.И., Гераськин С.А., Храмова Е.С. Цитогенетические эффекты сочетанного действия 232Th с ионами щелочных и тяжелых металлов на мери-стематические клетки растений // Вестник НЯЦ РК. Радиоэкология. Охрана окружающей среды. 2001. Вып. 3. С. 143-148.

4. Евсеева Т.И., Гераськин С.А., Храмова Е.С. Цитогенетические эффекты раздельного и совместного действия нитратов 232Th и Cd на клетки корневой меристемы Allium сера //Цитология. 2001. Т. 40. № 8. С. 365-370.

5. Евсеева Т.И., Гераськин С.А., Храмова Е.С. Изучение цитогенетических эффектов сочетанного действия тяжелых металлов и тяжелых естественных радионуклидов на клетки меристематических тканей растений. // IV съезд по радиационным исследованиям (радиобиология, радиоэкология, радиационная безопасность): Тез. докл. (Москва 20-24 ноября 2001 г.) - Москва, 2001. С. 364.

6. Evseeva T.L, Khramova E.S. Action of low concentration of 232Th on Tradescantia (clone 02) and meristematic root tip cells of Allium сера / High levels of natural radiation and radon areas: radiation dose and health effects. Bremenhaven (Germany), 2002. V. 2. P. 489-491.

7. Храмова Е.С. Цитогенетические эффекты сочетанного действия ^ЧЬ и Cd на генеративные и соматические клетки традесканции (клон 02) // IX молодежная научная конференция «Актуальные проблемы биологии и экологии»: Тез. докл. (Сыктывкар, 15-17 апреля 2002 г.). С. 275.

8. Храмова Е.С. Сочетанное действие нитратов 232Th и Cd на клетки корневой меристемы Allium сера //Актуальные проблемы биологии и экологии: Матер. докл. VIII Молодеж. научн. конф. Ин-та биологии Коми НЦ УрО РАН. Сыктывкар, 2002. С. 349-356.

9. Евсеева Т.И., Гераськин С.А., Фролова Н.П., Храмова Е.С. Использование природных популяций Taraxacum officinale Wigg. для оценки состояния техногенно нарушенных территорий // Экология. 2002. № 5. С. 379-382.

10. Evseeva Т., Khramova Е. The use of Tradescantia (clon 02) for combined effects of ionizing radiation, ^H'h and KNO, study/ Modern problems of bioindication and biomonitoring. Exig. XI Intern. Symp. on bioindicators. Syktyvkar, 2003. С 114-121.

11. Евсеева Т.И., Гераськин С.А., Храмова Е.С. Сравнительная оценка ранних и отдаленных реакций клеток растений на кратковременное и хроническое сочетанное воздействие "Th и Cd // Цитология и генетика. 2003. № 3. С. 61-66.

12. Евсеева Т.И., Гераськин С.А., Шуктомова И.И., Храмова Н.С. Комплексное изучение радиоактивного и химического загрязнения водоемов в районе расположения хранилища отходов радиевого промысла // Экология. 2003. № 3. С. 176-183.

Тираж 100

Заказ 05(05)

Информационно-издательская группа Института биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН 167982, г. Сыктывкар, ул. Коммунистическая/Д- 28

Коммунистическая

2 21.7,Р 2:35 ( \

, *

■ " с

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Белых, Елена Сергеевна

Введение.

Глава 1. Воздействие тяжелых естественных радионуклидов и металлов на клетки растений.

1.1. Механизмы поступления металлов в растения.

1.2. Транспорт и распределение металлов и тяжелых естественных радионуклидов по органам и тканям растений.

1.3. Механизмы детоксикации металлов при поступлении в растения.

1.4. Закономерности индукции цитогенетических эффектов у растений при действии металлов.

1.4.1. Влияние физических и химических свойств металлов на уровень индуцируемого биологического эффекта.

1.4.2. Зависимость индукции цитогенетических повреждений у растений от интенсивности воздействия металлов.

1.4.3. Молекулярные и клеточные механизмы реакции растений на воздействие металлов.

1.5. Цитогенетические эффекты у растений, индуцируемые совместным действием металлов и радионуклидов.

Глава 2. Материал и методы.

2.1. Методика оценки токсичности модельных растворов нитратов Th и Cd по изменению оптической плотности суспензии Chlorella vulgaris Beijer.

2.2. Методика изучения мутагенного и токсического действия Th, Cd и К на Allium сера L.

2.3. Методика оценки радиоактивного и химического загрязнения водоемов в районе расположения хранилища отходов радиевого производства.

2.3.1. Характеристика района исследований и мест отбора проб воды.

2.3.2. Методика биологического тестирования проб воды.

2.3.3. Определение концентраций тяжелых металлов и тяжелых естественных радионуклидов в пробах воды.

2.4. Статистический анализ данных.

Глава 3. Закономерности индукции токсических и мутагенных эффектов у растений при раздельном и сочетанном действии Th, Cd и К.

3.1. Закономерности индукции токсического эффекта у Chlorella vulgaris Beijer при раздельном и совместном действии Th и Cd.

3.1.1. Раздельное действие Th и Cd на Chlorella vulgaris Beijer.

3.1.2. Сочетанное действие Th и Cd на Chlorella vulgaris Beijer.

3.2. Токсическое действие Th и Cd на Allium сера L.

3.3. Цитогенетические эффекты, индуцируемые при раздельном и сочетайном действии Th, Cd и К на корневую меристему Allium сера L.

3.3.1. Действие Th на клетки корневой меристемы Allium сера L.

3.3.2. Действие Cd на клетки корневой меристемы Allium сера L.

3.3.3. Цитогенетические эффекты, индуцируемые у Allium сера L. при сочетанном действии Th и Cd.

3.3.4. Действие К на клетки корневой меристемы Allium сера L.

3.3.5. Совместное действие Th и К на корневую меристему Allium сера L.

Глава 4. Оценка мутагенности и цитотоксичности проб воды из природных источников района расположения хранилища отходов радиевого производства.

Выводы.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Закономерности индукции цитогенетических эффектов у растений при раздельном и сочетанном действии тяжелых естественных радионуклидов и металлов"

Актуальность проблемы. Широкое распространение зон с повышенным радиационным фоном, генезис которых связан либо с наличием вблизи дневной поверхности обогащенных тяжелыми естественными радионуклидами (ТЕРН) горных пород, либо с техногенным воздействием на биосферу, явилось стимулом к проведению масштабных исследований по миграции и биологическому действию ТЕРН (8юк1а$а, Репкауа, 1932; Попова и др., 1984а; Попова и др., 19846; Шуктомова, 1986; Алексахин и др., 1990; Позо-лотина и др., 2000 и т.д.). Однако, несмотря на несомненную важность для понимания роли низких доз ионизирующих излучений в сложных процессах, происходящих в природных популяциях животных и растений, эти исследования не позволили количественно определить вклад инкорпорированных ТЕРН и сопутствующих им факторов в наблюдаемые биологические эффекты. Связанные с отсутствием таких оценок неопределенности существенно усложняют прогнозирование развития экологической ситуации на территориях с повышенным содержанием ТЕРН в объектах окружающей среды и планирование природоохранных мероприятий, поскольку для их эффективного осуществления необходимо выявление факторов, влияние которых следует контролировать или ограничивать в первую очередь.

Недостаток информации о закономерностях формирования ответной реакции биологических систем на воздействие металлов в концентрациях, присутствующих в окружающей среде (Запйа <31 Торр1, СаЬЬпеШ, 1999), и практически полное отсутствие достоверных сведений об эффектах тяжелых естественных радионуклидов также затрудняет получение адекватной оценки опасности этих элементов для компонентов биосферы.

Еще сложнее прогнозировать реакцию биологических систем на сочетанное действие факторов. Экспериментально показано (Петин, Комаров, 1989; Лысцов, 1993; Гераськин и др., 1996; Петин и др., 1999; Евсеева, Гераськин, 2001 и т.д.), что синергизм и антагонизм являются закономерными, а не случайными событиями при реально встречающихся в окружающей среде уровнях техногенной нагрузки на биоту. Однако данных о совместном действии тяжелых естественных радионуклидов с разными по физическим и биохимическим свойствам металлами в научной периодике крайне мало для обобщений относительно того, в каких радиоэкологических ситуациях и на каком основании следует применять нормативы для ограничения радиационного воздействия на объекты окружающей среды. Решение указанных проблем возможно только на основе ясных представлений о закономерностях формирования реакции биологических систем на раздельное и совместное с металлами действие ТЕРН.

Цель исследования заключалась в выявлении закономерностей индукции цито-генетических повреждений у растений при раздельном и сочетанном действии тяжелых естественных радионуклидов и металлов.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

2. Исследовать влияние разных концентраций Cd и К на уровень цитогенетиче-ских эффектов, индуцируемых 232Th в корневой меристеме Allium сера.

Научная новизна. Впервые с использованием объектов (Chlorella vulgaris, Allium сера, A. schoenoprasum), относящихся к двум разным полцарствам растений, оценена токсичность Th при его раздельном и совместном с Cd действии. Показано, что закономерности формирования токсического эффекта, как в случае раздельного, так и соче-тайного действия Th и Cd на клетки хлореллы, имеют сходный характер. При этом существует диапазон, в пределах которого уровень регистрируемых токсических эффектов не отличается достоверно от контроля. В случае одновременного действия 232Th и Cd, именно последний определяет уровень токсического эффекта, выявляемого при сочетании концентраций, которые сами по себе не замедляют размножение хлореллы или рост корней лука. На фоне недостоверного вклада Th в исследованном диапазоне концентраций в формирование токсических эффектов у растений, обнаружено его значимое влияние на уровень регистрируемых в корневой меристеме А. сера и А. schoenoprasum аберрантных клеток, как в случае совместного действия с Cd, так и при поступлении из сложных по компонентному составу природных вод.

Впервые исследовано влияние разных концентраций Cd и К на уровень цитогенетических эффектов, индуцируемых 232Th в корневой меристеме Allium сера. Совместное действие 232Th с нетоксичной и токсичной концентрацией Cd приводит к синергическому увеличению частоты аберрантных клеток корневых меристем Allium сера. Только при определенной интенсивности воздействия Cd снижает уровень индуцируемых 232Th цитогенетических эффектов в корневой меристеме Allium сера. Калий во всех изученных концентрациях оказывает защитное действие.

Впервые количественно оценен вклад в индукцию цитогенетических эффектов у растений ТЕРН и металлов, присутствующих в пробах воды из природных источников с территории расположения хранилища отходов радиевого производства (Республика Коми, пос. Водный). Частота аберрантных клеток в этих условиях определяется содержанием в пробах Th, U и Ро, увеличиваясь с повышением удельной активности материнских ТЕРН. Наибольшее влияние на изменение величины митотического индекса оказали Zn и U. Значение этого показателя увеличивается с повышением концентрации ионов Zn и проявляет обратную зависимость от активности 238U в образцах воды.

Результаты проведенных исследований свидетельствуют, что в случае одновременного влияния на клетки корневых меристем лука как низких, так и высоких концентраций кадмия с Th наблюдается синергизм в отношении индукции мутагенного эффекта. Возможность проявления нелинейных эффектов взаимодействия металлов и ТЕРН должна быть учтена в практике нормирования совместного воздействия этих факторов на биоту.

Положения, выносимые на защиту:

2. Совместное действие 232Th с нетоксичной и токсичной концентрацией Cd приводит к синергическому увеличению частоты аберрантных клеток корневых меристем Allium сера. Только при определенной интенсивности воздействия Cd снижает уровень индуцируемых 232Th цитогенетических эффектов. Калий во всех изученных концентрациях оказывает защитное действие.

Структура и объем диссертационной работы. Работа состоит из введения, 4 глав, выводов, приложения, списка литературы, включающего 266 источников, из них 150 на иностранном языке. Диссертация изложена на ИЗ страницах и содержит 22 таблицы, 9 рисунков.

Заключение Диссертация по теме "Радиобиология", Белых, Елена Сергеевна

ВЫВОДЫ

1. Биотестирование с использованием растений {Allium сера и A. schoenoprasum, Chlorella vulgaris) двухкомпонентных модельных растворов и природных вод показало, что уровень их мутагенности и токсичности определяется совместным действием ТЕРН и металлов, а не отдельным компонентом, содержание которого превышает официально установленные предельно допустимые нормативы. При этом ТЕРН вносят достоверный и высокий вклад в индукцию мутагенных эффектов. Металлы, в зависимости от химических свойств и биологической значимости, снижают или увеличивают токсические эффекты и влияют на частоту отдельных типов повреждений хромосом.

2. Уровень токсического эффекта, как при раздельном, так и совместном действии на Chlorella vulgaris 232Th и Cd нелинейно зависит от содержания металлов в среде. При этом существует диапазон концентраций, в пределах которого скорость размножения Chlorella vulgaris не отличается от контрольной. Линейное увеличение токсического эффекта начинается при содержании 5.34-Ю'7 М кадмия или 1.94-10"6- 232Th. В случае совместного действия Th и Cd угнетение размножения хлореллы регистрируется при сочетании концентраций (1.55-10'6 и 3.56Т0"7 М соответственно), которые по отдельности не проявляли достоверно повышенной токсичности.

3. Действие 232Th в концентрации 7.76-Ю"7 М, как и 0.89-10"8М Cd, не увеличивает уровень аберраций хромосом в клетках корневой меристемы Allium сера по сравнению с контрольным. При этом и металл, и радионуклид не вызывают достоверных токсических эффектов у растений на'организменном и тканевом уровнях, но действуют на клеточном, увеличивая долю К-митозов и частоту отставших хромосом. Повышение концентрации кадмия до 0.89-10"7 М снижает частоту аберраций хромосом по сравнению с контролем.

4. Совместное действие 232Th с нетоксичной (0.89-10"8 М) и токсичной (534Т0"6М) концентрациями Cd приводит к синергическому увеличению частоты аберрантных клеток корневых меристем,Ilium сера. Только при определенной интенсивности воздействия 232Th (7.76-10"7 М) совместно с кадмием (в концентрации 0.89-10"7 М и времени обработки корней 30 ч) наблюдается уменьшение уровня мутагенного эффекта до аддитивного и антагонизм в отношении цитотоксического. В отличие от Cd, калий во всех изучен/ л л ных концентрациях (7.93-10' , 6.39-10", 1.30-10* М) снижает уровень регистрируемых в контроле и индуцируемых Th цитогенетических повреждений. Максимальный защитл ный эффект К наблюдается при концентрации 1.30-10" М.

5. При одновременном действии на клетки растений 232ТЬ и Сс1, именно последний определяет уровень токсического эффекта. Радионуклид оказывает значимое влияние на частоту регистрируемых в корневой меристеме А. сера и А. зсИоепоргазит аберрантных клеток как при совместном действии с Сс1, так и при поступлении из сложных по компонентному составу природных вод.

Л10

Наибольшее влияние на изменение величины митотического индекса оказали Ъп и и. Значение этого показателя увеличивается с повышением концентрации ионов Zn и про

238 являет обратную зависимость от активности и в образцах воды.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Белых, Елена Сергеевна, Сыктывкар

1. Айвазян С.А., Енюков И.С., Мешалкин Л.Д. Прикладная статистика. Исследование зависимостей. М.: Финансы и статистика, 1985.487с.

2. Абезгауз Г.Г., Тронь А.П., Копенкин Ю.Н., Коровина И.А. Справочник по вероятностным расчетам. М.: Воениздат, 1970. 536 с.

3. Агаджанян H.A., Скальный A.B. Химические элементы в среде обитания и экологический портрет человека. М: Изд-во КМК, 2001. 84 с.

4. Алексахин P.M., Книжников В.А., Таскаев А.И. Естественный радиационный фон: проблемы миграции радионуклидов и биологического действия // Радиобиология. 1986. Т. 26, вып. 3. С. 292-301.

5. Алексеева-Попова Н.В. Клеточно-молекулярные механизмы металлоустойчивости растений // Устойчивость к тяжелым металлам дикорастущих видов. Л.: Ботан. ин-т им.

6. B.П. Комарова. 1991. С. 5-15.

7. Алов И.А. Цитофизиология и патология митоза. М.: Медицина, 1972. 264 с.

8. Андреева В.М. Род Chlorella. Л.: Наука, 1975. 110 с.

9. Бессонова В.П. Клеточный анализ роста корней Lathyrus odoratus L. при действии тяжелых металлов // Цитология и генетика. 1991. Т. 25. № 6. С. 18-22.

10. Бессонова В.П., Грицай З.В., Юсыпива Т.И. Использование цитогенетических критериев для оценки мутагенности промышленных поллютантов // Цитология и генетика. 1996. Т. 30. №5. С. 70-76.

11. Богоявленский Л.Н. Ухтинское месторождение радия // «Докл. АН СССР. Серия А». 1928. № 14/15. С. 156.

12. Буланова Н.В., Сынзыныс Б.И., Козьмин Г.В. Алюминий индуцирует аберрации хромосом в клетках корневой меристемы пшеницы // Генетика. 2001. Т. 37. № 12.1. C. 1725-1728.

13. Бурлакова Е.Б. Эффект сверхмалых доз // Вестник РАН. 1994. Т. 64. № 5. С. 425-431.

14. Ваулина Э.Н., Аникеева И.Д., Коган И.Г. Влияние ионов кадмия на деление клеток корневой меристемы Crépis capillaris L. Wallr. // Цитология и генетика. 1978. Т. 12. № 6. С. 497-503.

15. Виленчик М.М. Радиобиологические эффекты и окружающая среда. М.: Энергоатом-издат, 1991. 160 с.

16. Владимирова М.Г., Семененко В.Е. Интенсивная культура одноклеточных водорослей. М.: Изд-во Академии наук СССР, 1962. 60 с.

17. Гераськин С.А., Фесенко C.B., Черняева Л.Г., Санжарова Н.И. Статистические методы анализа эмпирических распределений коэффициентов накопления радионуклидов растениями // Сельскохозяйственная биология. 1994. Сер. Биология растений. № 1. С. 130-137.

18. Гераськин С.А. Критический анализ современных концепций и подходов к оценке биологического действия малых доз ионизирующего излучения // Радиационная биология. Радиоэкология. 1995а. Т. 35, вып. 5. С. 563-571.

19. Гераськин С.А. Концепция биологического действия малых доз ионизирующего излучения на клетки // Радиационная биология. Радиоэкология. 19956. Т. 35, вып. 5. С. 571-579.

20. Гераськин С.А. Закономерности формирования цитогенетических эффектов малых доз ионизирующего излучения. Автореф. дис. докт. биол. наук. Обнинск, 1998. 50 с.

21. Гераськин С.А., Дикарев В.Г., Удалова A.A., Дикарева Н.С. Влияние комбинированного действия ионизирующего излучения и солей тяжелых металлов на частоту хромосомных аберраций в листовой меристеме ярового ячменя // Генетика. 1996. Т. 32. № 2. С. 279-288.

22. Гераськин С.А., Козьмин Г.В. Оценка последствий воздействия физических факторов на природные и аграрные экологические системы // Экология. 1995. № 6. С. 419-423.

23. Годовиков A.A. Орбитальные радиусы и свойства элементов. Новосибирск: Наука, 1977. 156 с.

24. Григорьев Ю.С., Андреев A.A. Устройство для выращивания микроводорослей. Патент № 2165973.

25. Гродзинский Д.М., Коломиец К.Д., Гудков И.Н., Кутлахмедов Ю.А., Булах A.A. Формирование радиобиологической реакции растений. Киев: Наукова думка, 1984. 216 с.

26. Гудков И.Н., Гуральчук Ж.З., Петрова С.А. Цитотоксический и цитогенетический эффект цинка у растений кукурузы и его снятие с помощью магния // Доклады АН УССР. Сер. Б. Геол., хим. и биол. науки. 1986. № 12. С. 64-67.

27. Гудков И.Н., Гродзинский Д.М. Роль асинхронности клеточных делений и гетерогенности меристемы в радиоустойчивости растений / Механизмы радиоустойчивости растений. Киев: Наукова Думка, 1976. С. 110-137.

28. Гуральчук Ж.З. Механизмы устойчивости растений к тяжелым металлам // Физиология и биохимия культурных растений. 1994. Т. 26. С. 107-117.

29. Дмитриева С.А. Кариология флоры Беларуси. Автореф. дис. докт. биол. наук. Минск, 2000. 42 с.

30. Добролюбская Т.С. Люминесцентный метод / Аналитическая химия урана М.: Наука, 1962. С. 143-165.

31. Довгалюк А.И., Калиняк Т.Б., Блюм Я.Б. Оценка фито- и цитотоксической активности соединений тяжелых металлов и алюминия с помощью корневой апикальной меристемы лука // Цитология и генетика. 2001а. Т. 1. С. 3-9.

32. Довгалюк А.И., Калиняк Т.Б., Блюм Я.Б. Цитогенетические эффекты солей токсичных металлов на клетки апикальной меристемы проростков Allium сера L. // Цитология и генетика. 20016. Т. 2. С. 3-10.

33. Дубинин Н.П. Потенциальные изменения ДНК и мутации. Молекулярная цитогене-тика. М.: Наука, 1978. 242 с.

34. Дубинин Н.П. Действие малых доз и загрязнение биосферы мутагенными факторами // Успехи современной биологии. 1990. Т. 109, вып. 3. С. 323 -338.

35. Дубинин Н.П., Пашин Ю.В. Мутагенез и окружающая среда. М.: Наука, 1978. 130 с.

36. Дубинин Н.П., Щербаков В.К., Мокеева Н.П. Цитогенетический анализ мутагенного эффекта новой группы химических мутагенов и некоторые закономерности естественного и индуцированного мутирования хромосом // Генетика. 1965. № 2. С. 67-71.

37. Евсеева Т.И. Закономерности раздельного и сочетанного действия факторов радиационной и нерадиационной природы в диапазоне малых доз (концентраций) на традесканцию (клон 02). Автореф. дис. канд. биол. наук. Обнинск, 1999.

38. Евсеева Т.И., Гераськин С.А. Сочетанное действие факторов радиационной и нерадиационной природы на традесканцию. Екатеринбург: УрО РАН, 2001. 156 с.

39. Евсеева Т.Н., Гераськин С.А., Храмова Е.С. Цитогенетические эффекты раздельного и совместного действия нитратов 232Th и Cd на клетки корневой меристемы Allium сера // Цитология. 2001. Т. 43. № 8. С. 803-808.

40. Евсеева Т.Н., Зайнуллин В.Г. Сочетанное действие хронического гамма-облучения и нитрата тория-232 на традесканцию (клон 02) в условиях водной культуры // Радиационная биология. Радиоэкология. 1998. Т. 38, вып. 6. С. 856-864.

41. Евсеева Т.Н., Таскаев А.И., Кичигин А.И. Водный промысел. Сыктывкар: Изд-во Коми НЦ УрО РАН, 2000. 39 с.

42. Журавлев В.Ф. Токсикология радиоактивных веществ. М.: Энергоатомиздат, 1990. 336 с.

43. Закс Л. Статистическое оценивание. М.: Наука, 1976. 680 с.

44. Зайнуллин В.Г. Генетические эффекты хронического облучения в малых дозах ионизирующего излучения. Санкт Петербург: Наука, 1998. 100 с.

45. Золотарева Г.Н., Ицхакова E.H., Облапенко Н.Г. Использование семян Allium fistulo-sum L. для предварительного тестирования в исследовании мутагенных факторов в окружающей среде (лекарства) // Цитология и генетика. 1977. Т. 11. № 1. С. 62-65.

46. Иванов В.Б. Клеточные основы роста растений. M,: Наука, 1974. 223 с.

47. Кабата-Пендиас А., Пендиас X., Микроэлементы в почвах и растениях. М.: Мир, 1989. 498с.

48. Казнадзей В.В. О радиочувствительности клеток в различных фазах митотического цикла в проростках Crépis capillaris L. I ! Генетика. 1974. T. 10. № 1. С. 42-51.

49. Кафиани К.А., Маленков А.Г. Роль ионного гомеостаза клетки в явлениях роста и развития // Успехи современной биологии. 1976. Т. 81. № 3. С. 445-463.

50. Кендалл М., Стюарт А. Статистические выводы и связи. М.: Наука. 1973. 899 с.

51. Котеров А.Н., Никольский A.B. Адаптация к облучению in vivo // Радиационная биология. Радиоэкология. 1999. Т. 39. № 6. С. 648-662.

52. Крамер Г. Математические методы статистики. М.: Мир, 1975. 648 с.

53. Кузнецов В.И., Саввин В.Б. Чувствительное фотометрическое определение тория с реагентом арсеназо-III // Радиохимия. 1961. Т. 3, вып. 1. С. 79-86.

54. Казакова Л.А. Культурная флора СССР. Л.: Колос, 1987. Т. 10. 263 с.

55. Лазаренко Л.М., Безруков В.Ф., Храпунов С.Н. Лук-батун (Allium ßstulosum L.) как тест-система для оценки антимутагенности // Цитология и генетика. 1995. Т. 29. № 4. С. 66-70.

56. Лебедева А.Ф., Сава'нина Я.В., Барский Е.Л., Гусев М.В. Устойчивость цианобакте-рий и микроводорослей к действию тяжелых металлов: роль металлсвязывающих белков // Вестн. Моск. Ун-та. 1998. № 2. Сер. 16. Биология. С. 42-49.

57. Левина Э.Н. Общая токсикология металлов. Л.: Медицина, 1972. 184с.

58. Лысцов В.Н. Оценка риска действия ионизирующих излучений и их сочетаний с другими агентами окружающей среды: Дис. докт. физ-мат. наук в форме научного доклада. М., 1993. 72 с.

59. Мельников С.С., Мананкина Е.Е. Хлорелла: физиологически-активные вещества и их использование. Мн.: Навука i тэхнка, 1991. 79 с.

60. Мельничук Ю.П. Влияние ионов кадмия на клеточное деление и рост растений. Киев: Наукова думка, 1990. 14.8 с.

61. Мецлер Д. Биохимия. М.: Мир, 1980. Т. 1. 407 с.

62. Митрофанов Ю.А., Олимпиенко Г.С. Индуцированный мутационный процесс эука-риот. М.: Наука, 1980. 264 с.

63. Михеев A.M. Гетерогенность распределения 137Cs и 90Sr и обусловленные ими дозо-вые нагрузки на критические ткани главного корня проростков // Радиационная биология. Радиоэкология. 1999. Т. 39. № 6. С. 663-666.

64. Москалев Ю.В. Радиобиология инкорпорированных радионуклидов. М.: Энергоатом-издат, 1989.264 с.

65. Мусиенко H.H., Тернавский А.И. Корневое питание растений. Киев: Выща школа, 1989. 205 с.

66. Несмеянов А.Н. Радиохимия. М.: Химия, 1972. 592 с.

67. Николаев Б.А., Алексеева В.Я., Гордон JI.X. Влияние ионов лития на рост корней пшеницы и роль фосфоинозитидного цикла в регуляции ростовых процессов // Цитология. 2001. Т.43. № 10. С. 969-974.

68. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99): Гигиенические нормативы. М.: Центр санитарно-эпидемиологического нормирования, гигиенической сертификации и экспертизы Минздрава России, 1999. 116 с.

69. Нугис В.Ю. Методология оценки доз по аберрациям хромосом в лимфоцитах периферической крови при хроническом радиационном воздействии // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 1996. Т. 41. № 3. С. 63-67.

70. Орлов Д.С., Малинина М.С., Мотузова Г.В. Химическое загрязнение почв и их охрана. М.: Агропромиздат, "1991. 303 с.

71. Паушева З.П. Практикум по цитологии растений. М.: Колос, 1980. 303 с.

72. Пахомова В.М. Основные положения современной теории стресса и неспецифический адаптационный синдром у растений // Цитология. 1995. Т. 37. № 1. С. 66-86.

73. Перцов JI.A. Ионизирующие излучения биосферы. М.: Атомиздат, 1973. 287 с.

74. Петин В.Г., Жураковская Г.П., Пантюхина А.Г., Рассохина A.B. Малые дозы и проблемы синергического .взаимодействия факторов окружающей среды // Радиационная биология. Радиоэкология. 1999. Т. 39. № 1. С. 113-126.

75. Петин В.Г., Комаров В.П. Количественное описание модификации радиочувствительности. М.: Энергоатомиздат, 1989. 192 с.

76. Пешева М.Г., Чанкова С.Г., Аврамова И.В., Миланов Д.В., Генова Г.К. Генотоксиче-ский эффект хлористого кадмия в различных тест-системах // Генетика. 1997. Т. 33. № 2. С. 183-188.

77. Поддубная-Арнольди В.А. Цитоэмбриология покрытосемянных растений. М.: Наука, 1976. 508 с.

78. Позолотина В.Н., Собакин П.И., Молчанова И.В., Караваева Е.Н., Михайловская J1.H. Миграция и биологическое действие на растения тяжелых естественных радионуклидов //Экология. 2000. № 1. С. 17-23.

79. Поливода Б.И., Конев В.В., Попов Г.А. Биофизические аспекты радиационного поражения биомембран. М.: Энергоатомиздат, 1990. 160 с.

80. Поликарпов Г.Г., Цыцугина В.Г. Закономерности распределения аберраций хромосом по клеткам гидробионтов при действии ионизирующего излучения и химических мутагенов среды. Радиационная биология. Радиоэкология. 1993. Т. 33, вып. 2. С. 205-213.

81. Поликарпов Г.Г., Цыцугина В.Г. Последствия Кыштымской и Чернобыльской аварий для гидробионтов // Радиационная биология. Радиоэкология. 1995. Т. 35, вып. 4. С. 536-549.

82. Попова О.Н., Шершунова В.И., Каданева Р.П., Таскаев А.И. Радиочувствительность семян V. cracca L. В зависимости от радиоэкологических условий произрастания // Радиобиология. 1984а. Т. 24, вып. 5. С. 714-716.

83. Попова О.Н., Шершунова В.И., Каданева Р.П., Таскаев А.И., Никифоров B.C. Уровень хромосомных аномалий в природной популяции V. cracca L. в условиях экспериментального урано-радиевого загрязнения // Радиобиология. 19846. Т. 24, вып. 3. С. 397-400.

84. Привезенцев К.В., Милонова И.Н., Безлепкин В.Г. Оценка токсических и генотокси-ческих эффектов Cd и Ni в альготесте и SOS-хромотесте // Успехи современной биологии. 1995. Т.115, вып. 6. С. 759-764.

85. Привезенцев Ю.А. Гидрохимия пресных водоемов / Практическое пособие для рыбоводов. М.: Пищевая промышленность, 1973. С. 37-45.

86. Радиоэкологические исследования в природных биогеоценозах. М.: Наука, 1972. 266 с.

87. Реутова Н.В Мутагенное влияние иодидов и нитратов серебра и свинца // Генетика. 1993. Т. 29. № 6. С. 928-933.

88. Реутова Н.В., Шевченко В.А. О мутагенном влиянии двух различных соединений свинца // Генетика. 1991. Т. 27. № 7. С. 1275-1279.

89. Рубин Б.А. Курс физиологии растений. М., 1976. 576с.

90. Рупошев А.Р. Цитогенетические эффекты ионов тяжелых металлов на семена Crépis capillaris L. И Генетика. 1976. Т. 12. № 3. С. 35-43.

91. Сарапульцев Б.И., Гераськин С.А. Генетические основы радиорезистентности и эволюция. М.: Энергоатомиздат, 1993. 208 с.

92. Смирнова С.А. Некоторые закономерности накопления и воздействия урана на микроводоросли. Автореф. дис. канд. биол. наук. Москва, 1989. 19 с.

93. Спитковский Д.М., Ермаков A.B., Горин А.И., Поспехова Н.П., Прохоров А.Ю. Зависимость репарации ДНК, индуцированной генетически опасными воздействиями, от ионной силы среды, в которой находятся клетки // Цитология. 1992. Т. 37. № 7. С. 76-85.

94. Старик И.Е. Основы радиохимии. Л.: Наука, 1969. 247 с.

95. Сынзыныс Б.И., Буланова Н.В., Козьмин Г.В. О фито- и генотоксическом действии алюминия на проростки пшеницы // Сельскохозяйственная биология. 2002. № 1. С. 104-109.

96. Титаева H.A., Таскаев А.И. Миграция тяжелых естественных радионуклидов в условиях гумидной зоны. Ленинград: Наука, 1983.

97. Удельнова Т.М., Ягодин Б.А. Цинк в жизни растений, животных и человека // Успехи современной биологии. 1993. Т. 113, вып. 2. 1993. С. 176-189.

98. Упитис В.В. Макро- и микроэлементы в оптимизации минерального питания водорослей. Рига: Зинатне, 1983. 240 с.

99. Феник С.И., Трофимяк Т.Б., Блюм Я.Б. Механизмы формирования устойчивости растений к тяжелым металлам // Успехи современной биологии. 1995. Т. 115, вып. 3. С. 261-275.

100. Химическое загрязнение почв и их охрана: Словарь-справочник. М.: Агропромиз-дат, 1991. 303 с.

101. Чекунова М.П., Фролова А.Д. Современные представления о биологическом действии металлов // Гигиена и санитария. 1986. Т. 12. С. 18-21.

102. Чережанова Л.В., Алексахин P.M., Смирнов Е.Г. О цитогенетической адаптации растений при хроническом воздействии ионизирующей радиации // Генетика. 1971. Т. 7. № 4. С. 30-37.

103. Шевченко В.А. Радиационная генетика одноклеточных водорослей. М.: Наука. 1979. 256 с.

104. Шуктомова И.И. Миграция и формы нахождения изотопов тория в почвенно-растительном покрове Северо Востока Европейской части СССР: Автореф. дис. канд. биол. наук. Обнинск, 1986. 23 с.

105. Щербаков В.К., Иофа Э.Л., Шавельзон Р.А. Митотическая активность, мутабиль-ность клеток у Allium fistulosum при действии гидразидов // Цитология. 1965. Т. 7, вып. 1. С. 100-103.

106. Юрьева Н.А., Кокорева В.А. Многообразие луков и их использование. М.: Изд-во МСХА, 1992. 160 с.

107. Ястребов М.Т. Содержание 238U, 232Th, 40К в некоторых растениях на гидроморфных почвах Тамбовской области // Вестник МГУ. 1978. № 4. Сер. Почвоведение. С. 28-32.

108. Adelman R., Saul R. L., Ames B.N. Oxidative damage to DNA: relation to species metabolic rate and life span // Proc. Net. Acad. Sci. USA. 1988. V. 85. P. 2706-2708.

109. Ahner B.A., Morel F.M.M. Phytochelatin production in marine algae. 1. An interspecies comparison. 2. Induction by various metals // Limnol. and Oceanogr., 1995. V. 40. № 4. P. 649-665.

110. An Y-J., Kim Y-M., Kwon T-I., Jeong S-W. Combined effect of copper, cadmium and lead upon Cucumis sativus growth and bioaccumulation // Science of the Total Environment. 2004. V. 326. P. 85-93.

111. Arrunategui-Jimenez J., Beron W., Bertini F., Lopez L.A. 1999. Nikel (2+) is a strong mitotic inhibitor of meristematic cells of Allium сера root// Biocell. V. 23. № 2. P. 113-118.

112. Asmuss M., Mullenders L.H., Eker A., Hartwig A. Differential effects of toxic metalcom-pounds on the activities of Fpg and XPA, two zinc finger proteins involved in DNA repair // Carcinogenesis. 2000. V. 21. P. 2097-2104.

113. Barcelo J., Poschenrieder Ch. Plant water relations as affected by heavy metal stress: a review//Journal of Plant Nutrition. 1990. V. 13. № 3. P. 1-37.

114. Bewley J.D., Black M. Seeds. Physiology of development and germination. (2nd edn). Plenum Press, 1994. 666 p.

115. Blair L.M., Taylor G.J. The nature of interaction between aluminium and manganese on growth and metal accumulation in Triticum aestivum // Environmental and Experimental Botany. 1997. V. 37. P. 25-37.

116. Bonaly J., Bariaud A., Duret S., Mestre J.C. Cadmium cytotoxicity and variations in nuclear content of DNA in Euglena gracilis // Physiologia Plantarum. 1980. V. 49. P. 286-290.

117. Boer B.G.W. den, Murray J.A.H. Triggering the cell cycle in plants // Trends in Cell Biology. 2000. V. 10. P. 245-250.

118. Breen J.G., Nelson E., Miller R.K. Cellular adaptation to chronic cadmium exposure: intracellular localization of metallothionein protein in human trophoblast cells // Teratology. 1995. V. 51. № 4. P. 266-272.

119. Britt A. DNA repair mechanism in vegetable cell // Radiat. Res. 1996. V. 146. № 5. P. 1158-1172.

120. Catalado D.A., Garland T.S., Wildung R.E. Cadmium uptake kinetics in intact soybean plants // Plant Physiology: 1983. V. 73. P. 844-848.

121. Chakravarty B., Strivastava S. Toxicity of some heavy metals in vivo and in vitro in Helianthus annus // Mutation Research. 1992. V. 283. P. 287-294.

122. Chardonnes A.N., Bookum W.M. ten, Kuijper L.D.J., Verkleij J.A.C., Ernst W.H.O. Distribution of cadmium in leaves of cadmium tolerant and sensitive ecotypes oiSilene vulgaris // Physiologia Plantarium. 1998. V. 104. P. 75-80.

123. Chauhan L.K., Saxena P.N., Gupta S.K. Evaluation of cytogenetic effects of isoproturon on the root meristem cells of Allium sativum // Biomed Environ Sci. 2001. V. 14. № 3. P. 214-219.

124. Chen J., Goldsborouh P.B. Increasing activity of y-glutamylcysteine synthetase in tomato cells selected for cadmium tolerance // Plant Physiology. 1994. V. 106. P. 233-239.

125. Choi Y.-E., Harada E., Wada M., Tsuboi H., Morita Y., Kusano T., Sano H. Detoxification of cadmium in tobacco plants: formation and active excretion of crystals containing cadmium and calcium through trichomes // Planta, 2001. V. 213. P. 45-50.

126. Cobbett C.S. Phytochelatin biosynthesis and function in heavy metal detoxification // Current Opinion in Plant Biology. 2000a. V. 3. P. 211-216.

127. Corradi M.G., Levi M., Musetti R., Favali M.A. The effect of Cr (IV) on different inbred lines of Zea mays I: nuclei and cell cycle in the root tip tissue // Protoplasma. 1991. V. 162. P. 12-19.

128. Cutler J.M., Rains D.W. Characterisation of cadmium uptake by plant tissue // Plant Physiology. 1974. V. 54. P. 67-71.

129. Dally H., Hartwig A. Induction and repair ingibition of oxidative DNA damage by nickel(II) and cadmium(II) in mammalian cells // Carcinogenesis. 1997. V. 18. P. 1021-1026.

130. Davis J.M., Svendsgaard D.J. U-shaped dose-response curves // J. of Toxic end Env. Heth. 1990. V.30. P. 71-83.

131. De Boeck M., Kirsch-Volders M., Lison D. Cobalt and antimoni: genotoxicity and carcinogenicity // Mutation Research. 2003b. V. 533. P. 135-152.

132. Delhaize E., Jackson P.J., Lujan L.D., Robinson N.J. Poly (y-glutamylcysteinyl) glycine synthesis in Datura innoxia and binding with cadmium // Plant Physiology. 1989. V. 89. P. 700-706.

133. Dominguez-Soils J.R., Guttierez-Alcala G., Romero L.C., Gotor C. The cytosole O-acetylserine (Thiol) lyase gene is regulated by heavy metals and can function in cadmium tolerance //Journal of Biological Chemistry. 2001. V. 276. P. 9297-9302.

134. Ebbs S., Lau J., Ahner B., Kochian L. Phytochelatin synthesis is not responsible for Cd tolerance in the Zn/Cd hyperaccumulator Thlaspi caerulescens (J. and C. Presl.) // Planta. 2002. V. 214. P. 635-640.

135. Evseeva T.I., Geras'kin S.A., Shuktomova I.I. Genotoxicity and toxicity assay of water sampled from radium production industry storage cell territory by means of Allium-test // Journal of Environmental Radioactivity. 2003. V. 68. P. 235-248.

136. Fargasova A. Root growth inhibition, photosynthetic pigments production and metal accumulation in Sinapis alba as the parameters for trace metals effect determination // Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology. 1998. V. 61. P. 762-769.

137. Fargasova A. Interactive effects of manganese, molibdenium, nickel, copperl and II and vanadium on the freshwater alga Scenedesmus quadricauda II Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology. 2001. V. 67. P. 688-695.

138. Fasulo M.P., Bassi M., Donini A. Cytotoxic effects of hexavalent chromium in Euglena gracilis II: physiological and ultrastructural studies // Protoplasma. 1983. V. 144. P. 35-43.

139. Fiskesjo G. The allium test an alternative in environmental studies: the relative toxicity of metal ions II Mutation Research. 1988. V. 197. P. 243-260.

140. Fowler M.R., Eyre S., Scott N.W., Slater A., Elliott M.C. The plant cell cycle in context // Molecular Biotechnology. 1998. V. 10. № 2. P. 123-53.

141. Franklin S.J. Lanthanide-mediated DNA hydrolysis // Current Opinion in Chemical Biology. 2001. V. 5. № 2. P. 201-208.

142. Gabara B., Wojtyla-Kuchta B., Tarczynska M. The effect of calcium on DNA synthesis in pea (Pisum sativum L.) roots after treatment with heavy metals // Folia Histochemica Cytobi-ologica. 1992. V. 30. № 2. P. 69-73.

143. Gachot B., Tauc M., Wanstoc F., Morat L., Poujeol Ph. Zinc transport and metal-lothionein induction in primary cultures of rabbit kidney proximal cells // Biochim. Biophys. Acta., 1994. V. 1191. № 2. P. 291-298.

144. Galloway S.M. Cytotoxicity and chromosome aberrations in vitro: experience in industry and the case for an upper limit on toxicity in the aberration assay // Environmental and Molecular Mutagenesis. 2000. V. 35. P. 191-201.

145. Garsia-Hernandes M., Murphy A., Taiz L. Metallothioneins 1 and 2 have distinct, but overlaping expression patterns in Arabidopsis II Plant Physiology. 1998. V. 118. P. 387-389.

146. Gichner T., Patkova Z., Szakova J., Demnerova K. Cadmium induces DNA damage in tobacco roots, but no DNA damage, somatic mutations or homologous recombination in tobacco leaves // Mutation Research. 2004. V. 559. № 1-2. P. 49-57.

147. Grant W.F. Chromosome aberration assays in Allium. A report of the U.S. Environmental Protection Agency Gene-Tox Program // Mutation Research. 1982. V. 99. № 3. P. 273-291.

148. Gupta S.C., Goldsborough P.B. Phytochelatin accumulation and cadmium tolerance in selected tomato cell lines II Plant Physiology. 1991. V. 97. P. 306-312.

149. Hall J.L. Cellular mechanisms for heavy metal detoxification and tolerance // Journal of Experimental Botany. 2002. V. 53. № 366. P. 1-11.

150. Hart J.J., Welch R.M., Norvell W.A., Sullivan L.A., Kochian L.V. Characterisation of Cadmium binding, uptake and translocation in intact seedlings of bread and durum wheat culti-vars//Plant Physiology. 1998. V. 116. P. 1413-1420.

151. Hartwig A., Schlepegrell R., Beyersmann D. Indirect mechanism of lead-induced genotoxicity in cultured mammalian cells // Mutation Research. 1990. V. 241. P. 75-82.

152. Hernandes L., Cooke D. Modification of the root plasma membrane lipid composition of cadmium treated Pisum sativum II Journal of Experimental Botany. 1997. V. 48. P. 1375-1381.

153. Hose E., Clarkson D.T., Steudle E., Schreiber L., Hartung W. The exodermis: a variable apoplastic barier // Journal of Experimental Botany. 2001. V. 52. P. 2245-2264.

154. Howden R., Andersen C.R., Goldsborough P.B., Cobbett C.S. A cadmium-sensitive, glu-tathione-deficient mutant of Arabidopsis thaliana II Plant Physiology. 1995. V. 107. № 4. P. 1067-1073.

155. Huntley R.P., Murray J.A.H. The plant cell cycle // Current Opinion in Plant Biology. 1999. V. 2. P. 440-446.

156. Ince N.H., Dirilgen N., Apikyan I.G., Tezcanli G., Üstün B. Assessment of toxic interactions of heavy metals in binary mixtures: a statistical approach // Archives of Environmental Contamination and Toxicology. 1999. V. 36. P. 365-372.

157. Inouhe M., Ito R., Ito S., Sasada N., Tohoyama H., Joho M. Azuki bean cells are hypersensitive to cadmium and do not synthesize phytochelatins // Plant Physiology. 2000. V. 123. P. 1029-1036.

158. Jacobson K.B., Turner J.I. The interaction of cadmium and certain other metal ions with proteins and nucleic acids // Toxicology. 1980. V. 16. P. 1-37.

159. Jarvis S.C., Jones L.H.P., Hopper M.J. Cadmium uptake from solution by plants and its transport from roots to shóots. // Plant and Soil. 1976. V. 44. P. 179-191.

160. Kak S.N., Kaul B.L. Role of manganese ions on the modification of the mutagenic activity of some alkylating agents // Citología. 1973. № 38. P. 577-585.

161. Karley A.J., Leigh R.A., Sanders D. Where do all the ions go? The cellular basis of differential ion accumulation in leaf cells // Trends in Plant Science. 2000. V. 5. P. 465-470.

162. Klapheck S., Fleigner W., Zimmer J. Hydroxymetil-phytochelatins ((gamma-glutamylcysteine)n serine) are metal induced peptides in Poaceae I I Plant Physiology. 1994. V. 104. P.1325-1332.

163. Klaassen C.D., Liu J. Induction of metallothionein as an adaptive mechanism affecting the magnitude and progression of toxicological injury // Environmental Health Perspectives. 1998. V. 106. P. 279-300.

164. Knasmüller S., Gottman E., Steinkellner H., Fomin A., Pickl C., Paschke A., God R., Kundi M. Detection of genotoxic effects of heavy metal contaminated soils with plant bioassays // Mutation Research. 1998. V. 420. P. 37-48.

165. Kocik H., Wajciechowska B., Ligusinska A. Investigation on the cytotoxic influence of zinc on Allium cepa roots // Acta Soc. Bot. Pol. 1982. V. 51. № 3. P. 3-9.

166. Kondo N., Imai K., Isobe M., Goto T. Cadystin A and B, major unit peptides comprising cadmium binding peptides induced in a fission yeast separation, revision of structures and synthesis // Tetrahedron Lettres. 1984. V. 25. № 35. P. 3869-3872.

167. Kovalchuk I., Kovalchuk O., Hohn B. Biomonitoring the genotoxicity of environmental factors with transgenic plants // Trends in Plant Science. 2001. V. 6. P. 306-310.

168. Krajewska M. Number of nuclei, mitotic activity and cell length in Cladophora sp. thallus treated with cadmium and chromium // Acta Soc. Bot. Pol. 1996. V. 65. P. 249-265.

169. Krämer U., Pickering J., Prince R.C., Raskin J., Salt D.E. Subcellular localization and speciation of nickel in hyperaccumulator and non- hyperaccumulator Thlaspi species // Plant Physiology. 2000. V. 122. P. 1343-1354.

170. Küpper H., Lombi E., Zhao F.-J., McGarth S.P. Cellular compartmentation of cadmium and zinc in relation to other elements in the hypperaccumulator Arabidopsis halleri II Planta. 2000. V. 212. P. 75-84.

171. Lagerwerff J.V. Uptake of cadmium, lead and zinc by radish from soil and air // Soil Science. 1971. V. 111. P. 129-133.

172. Lasat M.M., Baker A.J.M., Kochian L.V. Altered Zn compartmentation in the root sym-plasm and stimulated Zn adsorbtion into the leaf as mechanisms involved in Zn hyperaccumula-tion in Thlaspi caerulescens II Plant Physiology. 1998. V. 118. P. 875-883.

173. Lavid N., Barkay Z., Tel-Or E. Accumulation of heavy metals in epidermal glands of the waterlilly (Nympheacea) II Planta. 2001. V. 212. P. 313-322.

174. Lerda D. The effect of lead on Allium cepa L. // Mutation Research. 1992. V. 284. P. 89-92.

175. Leenhouts H.P., Sijsma M.J., Cebulska-Wasilewska A., Chadwick K.H. The combined effect of DBE and X-rays on the induction of somatic mutations in Tradescantia II Int. J. Radiat. Biol. 1986. Vol. 49. № 1. C. 109-119.

176. Li J.H., Rossman T.G. Ingibition of DNA ligase activity by arsenite: A possible mechanism of its comutagenesis // Molecular Toxicology. 1989. V. 2. P. 1-9.

177. Loeffler S., Hochberger A., Grill E., Winnacker E.-L., Zenk M.H. Termination of the phy-tochelatin synthase reaction through sequestration of heavy metal by the reaction product // FEBS Lettres. 1989. V. 258. № 1. P. 42-46.

178. Luo Y., Rimmer D.L. Zinc-copper interaction affecting plant growth on a metal-contaminated soil // Environmental Pollution. 1995. V. 88. P. 79-83.

179. Ma T.H., Xu Z., Xu C., McConnell H., Rabago E.V., Arreola G.A., Zhang H. The improved Allium/Vicia root tip micronucleus assay for clastogenicity of environmental pollutants // Mutation Research. 1995. V. 334. P. 185-195.

180. Marcano, L., Carruyo, I., Campo, A. Del, Montiel, X., 2004. Cytotoxicity and mode of action of maleic hydrazide in root tips of Allium cepa L. // Environmental Research. 2004. V. 94. P. 221-226.

181. Marciulioniene D., Montvydiene D., Kiponas D., LukSiene B., Butkus D. Toxicity to Tradescantia of technogenic radionuclides and their mixture with heavy metals // Environmental Toxicology. 2004. V. 19. P. 346-350.

182. Matagne R. Chromosomal aberration induced by dialkylating agents in Allium cepa root-tips and their relation to the mitotic cycle and DNA synthesis // Radiation Botany. 1968. V. 8. P. 489-497.

183. Mironov V.V., De Veylder L., Van Montagu M., Inze D. Cyclin-dependent kinases and cell division in plants- the nexus // Plant Cell. 1999. V. 11. № 4. P. 509-522.

184. Montvydiene D. Marciulioniene D. Assessment of toxic interactions of heavy metals in a multicomponent mixture using Lepidium sativum and Spirodela polyrrhisa II Environmental Toxicology. 2004. V. 19. P. 351-358.

185. Mukhopadhyay M.J., Sharma A. Comparison of different plants in screening for MN clas-togenicity//Mutation Research. 1990. № 242. P. 157-161.

186. Munzuroglu O. Geckil H. Effects of metals on seed germination, root elongation and col-eoptile and hypocotyl growth in Triticum aestivum and Cucumis sativus II Archives of Environmental Contamination and Toxicology. 2002. V. 43. P. 203-213.

187. Neufeld T.P., Edgar B.A. Connections between growth and the cell cycle // Current Opinion in Cell Biology. 1998. V. 10. P. 784-790.

188. Nishioka H. Mutagenic activities of metal compounds in bacteria // Mutation Research. 1975. V.31.P. 185-189. 4

189. Nocentini S. Inhibition of DNA replication and repair by cadmium in mammalian cells. Protective interaction of zinc // Nucl. Acids Res. 1987. V. 15. № 10. P. 4211-4225.

190. Nunoshiba T., Nishioka H. Sodium arsenite inhibits spontaneous and induced mutations in E. coli II Mutation Research. 1987. V. 184. P. 99-105.

191. O'Brien T.J., Ceryak S., Patierno S.R. Complexities of chromium carcinogenesis: role of cellular response, repair and recovery mechanisms // Mutation Research. 2003. V. 533. № 1-2. P. 3-36.

192. Okuyama M., Kobayashi Y., Inouhe M., Tohouama H., Joho M. Effect of some heavy metal ions on copper-induced metallothionein synthesis in yeast Saccharomyces cerevisiae II Biometals. 1999. V. 12. N° 4. P. 307-314.

193. Olszewska ML., Marciniak K., Kuran H. The timing of synthesis of proteins required for mitotic spindle and phragmoplast in partialy synchronized root meristem of Vicia faba L. // Europian Cell Biology. 1990. V. 53. P. 89-92.

194. Ortiz D.F., Kreppler L., Speiser D.M., Scheel G., McDonald G., Ow D.W. Heavy metal tolerance in the fission yeast requires an ATP-binding cassette type vacuolar membrane // The EMBO Journal. 1992. V. 11. P. 3491-3499.

195. Oven M., Raith K., Neubert R.H.H., Kutchan T.M., Zenk M.H. Homo- phytochelatins are synthesized in response to cadmium in Azuki beans // Plant Physiology. 2001. V. 126. P. 1275-1280.

196. Palmier R.D. Regulation of metallothionein genes by heavy metals appears to be mediated by a zinc-sensitive inhibitor that interact with a constitutively active transcription factor, MTF-1 // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 1994. V. 91. № 4. P. 1219-1223.

197. Panda B.B., Panda K.K., Patra J., Sahu G.K., Mitra R.K. Evaluation of phytotoxicity and genotoxicity of uranyl nitrate in Allium assay system // Indian Journal of Experimental Biology. 2001. V. 39 № l.P. 57-62.

198. Patrick L. Toxic metals and antioxidants: part II. The role of antioxidants in arsenic and cadmium toxicity // Alternative Medicine Rewiew. 2003. V. 8. № 2. P. 106-128.

199. Pavlica M., Besendorfer V., Rosa J., Papes D. The cytotoxic effect of wastewater from the phosphoric gypsum depot on common oak (Quercus robur L.) and shallot {Allium cepa var. as-calonicum) II Chemosphere. 2000. V. 41. № 10. P. 1519-1527.

200. Petin V.G., Berdnikova LP. Effect of elevated temperatures on the radiation sensitivity of yeast cells of different species // Radiat. Environ. Biophys. 1979. Vol. 16. № 1 P. 49-61.

201. Petit C.M., van de Geijn S.C. In vivo measurements of cadmium (115mCd) transport and accumulation in steams of intact tomato plants (Lycopersicon esculentum Mill). I. Long distance transport and local accumulation // Planta. 1978a. V. 138. P. 137-143.

202. Philpott C.C., Rashford J., Yamaguchi-Iwai Y., Rouault T.A., Dancis A., Klausner D.R. Cell-cycle arrest and ingibition of Gi cyclin translation by iron in AFTl-lup yeast // The EMBO Journal. 1998. V. 17. P. 5026-5036.

203. Pineros M.A., Shaff J.E., Kochian L.V. Development, characterization and application of a cadmium-selective microelectrode for the measurement of cadmium fluxes in roots of Thlaspi species and wheat // Plant Physiology. 1998. V. 116. P. 1393-1401.

204. Popenoe E.A., Schmaeler M.A. Interaction of human DNA polymerase with ions of copper, lead and cadmium // Archives of Biochemistry and Biophysics. 1979. V. 106. P. 109-201.

205. Powell N.J., Davies M.S., Fransis D. The influence of zinc on the cell cycle in the root meristem of a zinc tolerant and non-tolerant cultivar of Festuca rubra L. // New Phytology. 1986. V.102.№3. P. 419-428.

206. Rank J., Nielsen M.H. Genotoxicity testing of wasterwater sludge using the Allium сера anaphase-telophase chromosome aberration assay // Mutat. Res. 1998. № 418. P. 113-119.

207. Rauser W.E. Phytochelatins and related peptides // Plant Physiology. 1995. V. 109. P. 1141-1149.

208. Rayno D.R. Assimilation of thorium isotopes into terrestrial vegetation // Science Total Environment. 1989. V. 80. № 2-3. P. 243-266.

209. Reese R.N., Winge D.R. Sulfide stabilisation of the cadmium-gamma-glutamyl peptide complex of Schizosaccaromyces pombe // Journal of Biological Chemistry. 1988. V. 263. P. 12832-12835.

210. Rossman T.G. Metal mutagenesis / Goyer R.A., Cherian G.C. (eds). Toxicology of metals. New York: Springer Verlag, 1995. P. 373-403.

211. Rossman T.G., Goncharova E.I. Spontaneous mutagenesis in mammalian cells is caused mainly by oxidative events and can be blocked by antioxidants and metal lothionein // Mutation Research. 1998. V. 402. P. 103-110.

212. Salt D.E., Prince R.C., Pickering I.J., Raskin J. Mechanisms of cadmium mobility and accumulation in Indian mustard/. Plant Physiology. 1995. V. 109. P. 1427-1433.

213. Sanders D. Knetic modeling of plant and fungal membrane transport systems // Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology. 1990. V.41. P. 77-107.

214. Sanita' di Toppi L., Gabbrielli R. Response to cadmium in higher plants // Environmental and Experimental Botany. 1999. V. 41. P. 105-130.

215. Schmoger M.E.V., Oven M., Grill E. Detoxification of arsenic by phytochelatins in plants // Plant Physiology. 2000. V. 122. P. 739-802.

216. Scholnic M.Ya. Trace elements in plants. Amsterdam: Elsevier Publ. Co., 1984, 463 p.

217. Schreiber L., Hartmann K., Skrabs M., Zeier J. Apoplastic barriers in roots: chemical composition of endodermal and hypodermal cell walls // Journal of Experimental Botany. 1999. V. 50. P. 1267-1280.

218. Scicchitano D.A., Pegg A.E. Inhibition of 06-alkylguanine-DNA-alkyltransferase by metals // Mutation Research. 1987. V. 192. P. 207-210.

219. Senden M.H.M.N., Paassen F.J.M. van, Meer A.J.G.M. van der, Wolterbeek H.Th. Cadmium citric acid - xylem cell wall interactions in tomato plants // Plant Cell and Environment. 1992. V. 15. P. 71-79.

220. Sengupta R.K., Ghosh P. Effect of Thuja-200 on induced chromosomal aberration // Environ. Ecol. 1993. №11. P. 174-179.

221. Sengupta R.K., Ghosh P. Comparative assessment of the effects of lead nitrate through in vivo and in vitro studies on pea plant // Indian J. Agric. Res. 1996. № 30. P. 227-234.

222. Seoane A.I., Dulout F.N. Genotoxic ability of cadmium, chromium and nickel salts studied by kinetochore in the cytokinesis-blocked micronucleus assay // Mutation Research. 2001. V. 490. P. 99-106.

223. Sirover M.A. Loeb L.A. Metal activation of DNA synthesis // Biochemical and Biophysical Research communications. 1976. V. 70. № 3. P. 812-817.

224. Snow E.T. Metal carcinogenesis: Mechanistic Considerations // Pharm. Ther. 1992. V. 53. P. 31-65.

225. Steffens J.C. The heavy metal-binding peptides of plants // Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology. 1990. V. 41. P. 553-575.

226. Steinkellner H., Mun-Sik K., Helma C., Ecker S., Ma T.H., Horak O., Kundi M., Knas-müller S. Genotoxic effects of heavy metals: comparative investigation with plant bioassays // Environmental and Molecular Mutagenesis. 1998. V. 31. P. 183-191.

227. Stoklasa J., Penkava J. Biologie des Radiums und des Uraniums. B.: Parey, 1932. 598 p.

228. Strand D. J., McDonald J. F. Copia is transcriptiunally responsive to environmental stress // Nucl. Ac. Res. 1985. Vol. 13. № 12. P. 4401-4410.

229. Synder R.D., Davies G.F., Lachman P. Inhibition by metals of X-ray and ultraviolet-induced DNA repair in .human cell // Biology of Trace Element Research. 1989. V. 21. P. 389-398.

230. Takahashi S., Sato H., Kubota Y., Utsumi H., Bedford J.S., Okayasu R. Inhibition of DNA-double strand break repair by antimony compounds // Toxicology. 2002. V. 180. № 3. P. 249-256.

231. Taylor G.J. Current topics in plant biochemistry and physiology. Missuri, 1991. 157 p.

232. Thier R., Bonacker D., Stoiber T., Böhm K.J., Wang M., Unger E., Bolt H.M., Degen G. Interaction of metal salts with cytoskeletal motor protein systems // Toxicology Letters. 2003. V. 140-141. P. 75-84.

233. Tiffin L.O. Translocation of manganese, iron, cobalt and zinc in tomato // Plant Physiology. 1967. V 42. P. 1427-1432.

234. Tummala P. Reddy, Vaidyanatu K. Synergistic interaction of y-rays and some metal salts in chlorophyll mutation induction in rice // Mutat. Res. 1978. V. 52. C. 361-365.

235. Wainwright S.J., Woolhouse H.W. Some physiological aspects of copper and zinc tolerance in Agrostis tenuis Sibth.: cell elongation and membrane damage // Journal of Experimental Botany. 1977. V. 28. № 105. P. 1029-1036.

236. Waisberg M., Joseph P., Hale B., Beyersmann D. Molecular and cellular mechanisms of cadmium carcinogenesis // Toxicology. 2003. V. 192. № 2-3. P. 95-117.

237. Walterbeek H.Th. Cation exchange in isolated xylem cell walls in tomato. Ca2+ and Rb+ exchange in adsorption experiments. // Plant, Cell and Environment. 1987. V.10. P. 39-44.

238. White M.C., Decker A.H., Chaney R.L. Metal complexation in xylem fluid. I. Chemical composition of tomato and soybean stem exudates. // Plant Physiology. 1981. V 67. P. 292-300.

239. Wierzbicka M. Lead accumulation and is translocation barriers in roots of Allium cepa L. autoradiographic and ultrastructural studies // Plant, Cell and Environment. 1987. V.10. P. 17-26.

240. Wierzbicka M. The effect of lead on cell cycle in the root meristem of Allium cepa L. // Protoplasma. 1999. V. 207. P. 186-194.

241. Wolniak S.M. Litium alters mitotic progression in stamen hair cells of Tradescantia in a time-dependent and reversible fashion // J. Cell Biol. 1987. Vol. 44. № 2. P. 286-293.

242. Wong M.H. Toxic effects of cobalt and zinc to Chlorella pyrenoidosa (26) in soft and hard water// Microbiosis. 1980. V. 28 P. 19-25.

243. Xiang C., Oliver D.J. Glutatione metabolic genes coordinately respond to heavy metals and jasmonic acid in Arabidopsis !I Plant Cell. 1998. V. 10. P. 1539-1550.

244. Yang S.M., Becker F.F., Chan J.Y.H. Inhibition of human DNA ligase I activity by zinc and cadmium and the fidelity of ligation // Environmental Molecular Mutagenesis. 1996. V. 28. P. 19-25.

245. Yazzie M. Gamble SL., Civitello E.R., Stearns D.M. Uranyl acetate causes DNA single strand breaks in vitro in the presence of ascorbate (vitamin C) // Chemical Research Toxicology. 2003. V. 16. P. 524-530.

246. Zenk M.H. Heavy metal detoxification in higher plants a review // Gene. 1996. V. 179. P. 21-30.

247. Zhang Y., Xiao H. Antagonistic effect of calcium zinc and selenium against cadmium induced chromosomal aberrations and micronuclei in root cells of Hordeum vulgare II Mutation Research. 1998. V. 420. №1-3. P. 1-6.

248. Zhang Q., Smith F.A., Secimoto H., Reid R.J. Effects of membrane surface charge on nickel uptake by purified mung bean root // Planta. 2001. V. 213. № 5. P. 788-793.

Информация о работе

Белых, Елена Сергеевна
кандидата биологических наук
Сыктывкар, 2005
ВАК 03.00.01

Диссертация

Закономерности индукции цитогенетических эффектов у растений при раздельном и сочетанном действии тяжелых естественных радионуклидов и металлов - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы