Цитогенетична оцінка мутабільності Allium fistulosum L. (Liliacea, Magnoliophyta) при старінні насіння
Цитогенетичний аналіз вікової динаміки спонтанної мутабільності клітин у насінні Allium fistulosum L. Модифікуючий ефект доексперементальної обробки насіння. Аналіз змін частоти аберантних анафаз у Allium fistulosum L. під дією модельного мутагена.
Рубрика | Биология и естествознание |
Вид | автореферат |
Язык | украинский |
Дата добавления | 23.11.2013 |
Размер файла | 43,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
????????? ?? http://www.allbest.ru/
КИЇВСЬКИЙ УНІВЕРСИТЕТУ ІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКА
УДК 576.3+575.224.23
Цитогенетична оцінка мутабільності Allium fistulosum L. (Liliacea, Magnoliophyta) при старінні насіння
14.03.09 - гістологія, цитологія, ембріологія
Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата біологічних наук
Лазаренко Лариса Михайлівна
КИЇВ 1999
Дисертацією є рукопис
Робота виконана в Київському університеті імені Тараса Шевченка
Захист дисертації відбудеться "20" жовтня 1999 року о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.001.38 в Київському університеті імені Тараса Шевченка за адресою: 252022, Київ - 22, вул. Володимирська, 64, біологічний факультет
З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Київського університету імені Тараса Шевченка за адресою: 252033, Київ - 33, вул. Володимирська, 58
Автореферат розісланий "03" вересня 1999 року
Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Давидовська Т.Л.
1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Мутагенез завжди мав статус проблеми: для біології взагалі й еволюційного вчення зокрема, для селекційної практики й медицини (Ауэрбах, 1978). Існувала навіть проблема пошуку нових мутагенів - для потреб селекції (Шкварников, 1966; Коваленко, 1967; Рапопорт и др., 1980). Однак сьогодні, у зв'язку з забрудненням природного середовища генотоксичними речовинами, проблема мутагенезу вже невіддільна антимутагенезу - як проблеми захисту від мутагенів (ВОЗ, 1989; Бариляк, 1998). Особливо гостро проблема ця стосується України, де екологічна ситуація ускладнюється радіаційним забрудненням внаслідок аварії на Чорнобильській АЕС (Нац. допов., 1993). Оскільки матеріальну основу мутацій складають хімічні зміни в структурі гена, спонтанність природного мутаційного процесу взагалі умовна, і рівень природного мутування залежить від стану оточуючого середовища, як щодо його хімічного вмісту, так і відносно радіаційного забруднення (Алекперов, 1984; Корогодин, 1995). На клітинному рівні показником мутаційного процесу є хромосомні аберації (ХА), підвищений рівень яких розглядається як хромосомна нестабільність ( Фогель, Мотульски, 1989; Гилева и др., 1996). Хромосомна нестабільність, гіпермутабільність, має місце при розвитку злоякісних новоутворень (Jackson, Loeb, 1998; Strauss, 1998). В той же час вона природньо підвищується при старінні (Орлова, 1972). Створення нової концепції гігієнічного нормування потенційно мутагенних речовин, що надходять у середовище (Кравчук, 1998), вимагає знань про особливості та закономірності природного, спонтанного мутування. Тому мутаційним дослідженням нині надається велике значення (Drake, 1998).
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась в рамках двох програм ДКНТ: "Вивчення антимутагенних та генопротекторних властивостей біологічно активних речовин природного походження" (N державної реєстрації 0194U031070, шифр 01.01.01/021 /005К-95) та " Розробка наукових основ та рекомендацій застосування індукторів та пролонгаторів дії інтерферону з метою використання його як антимутагену" (N державної реєстрації 0194U031071, шифр 01.01.05/005 /005К-95), які входили до комплексної Державної Програми "Захист генофонду населення України".
Мета і задачі дослідження. Мета роботи полягала у вивченні цитогенетичних особливостей вікової динаміки мутабільності Allium fistulosum L. Відповідно до мети вирішувались такі задачі:
Цитогенетичний аналіз вікової динаміки спонтанної мутабільності клітин у насінні Allium fistulosum L.
Вивчення модифікуючого ефекту доексперементальної обробки насіння.
Аналіз змін частоти аберантних анафаз у Allium fistulosum L. під дією модельного мутагена.
Аналіз чутливості клітин кореневої меристеми Allium fistulosum L. до впливу біологічно активних речовин.
Наукова новизна одержаних результатів. Вперше проведено цитогенетичний аналіз динаміки спонтанної мутабільності клітини у Allium fistulosum L. при старінні протягом тривалого часу. Встановлено нерівномірно коливальний характер та неоднакову швидкість вікової динаміки спонтанної мутабільності клітин у насінні різних партій.
Встановлено наявність у насіннєвій шкірці молодого насіння речовин, які протягом певного часу не являються аутомутагенами, а набувають мутагенної активності згодом, при старінні насіння. Видалення цих речовин приводить до гальмування вікового прискорення мутагенезу.
Практичне значення одержаних результатів. Швидкість вікових змін цитогенетичних показників мутабільності клітин кореневої меристеми у проростаючому насінні різних партій різна, що необхідно враховувати при використанні Allium fistulosum L. як тест-об'єкту у дослідженнях, пов'язаних з тестуванням речовин. Показана можливість застосування формальдегіду (орієнтовної концентрації 0,00004 %) як модельного мутагену в рослинних тест-системах. Результати дослідження використовуються у практикумі з цитогенетики на кафедрі загальної та молекулярної генетики Київського університету імені Тараса Шевченка.
Особистий внесок здобувача. Пошукувач була відповідальним виконавцем планової НДР (№ державної реєстрації 0194U031070, шифр 01.01.01/021 /005К-95) "Вивчення антимутагенних та генопротекторних властивостей біологічно активних речовин природного походження", яка входила до комплексної Державної Програми "Захист генофонду населення України"; приймала участь у визначенні мети та конкретних завдань дослідження. Нею висіяно на ділянці насіння, одержано урожай насіння в 1994 та інших роках для подальших досліджень, поставлено 58 серій експериментів за темою дисертації, власноручно виготовлено та проаналізовано близько 4600 препаратів, проведено мікрофотозйомки препаратів, опрацьовано результати та опубліковано основний зміст дисертаційної роботи.
Апробація роботи. Результати роботи оприлюднені на Міжнародних симпозіумах "Біологічні механізми старіння" (Харків, 1996; Харків, 1998) та на "Наукових читаннях", присвячених 100-річчю відкриття подвійного запліднення у покритонасінних рослин професором університету Святого Володимира С.Г. Навашиним (Київ, 1998).
Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 7 робіт: 4 роботи у фахових наукових журналах, 1 - в збірнику наукових праць, 2 - в тезах симпозіумів.
Структура та об'єм дисертації. Дисертація складається зі вступу, огляду літератури, матеріалів та методів, результатів досліджень та їх обговорення, висновків та списку використаної літератури. Робота викладена на 120 сторінках, містить 37 рисунків та 25 таблиць. Список літератури містить 161 джерело.
2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Матеріали та методи досліджень
Вікову динаміку утворення хромосомних аберацій (ХА) досліджували на 5 партіях насіння: насіння урожаю 1990 р.; насіння урожаю 1994 та 1995 рр., одержане з насіння 1990 р.: 1994 та 1995-А - насіння, вирощене в Чернігівській обл., 1995-В та 1995-С - вирощене відповідно у Васильківському та Баришівському районах Київської обл. Насіння зберігали в скляному посуді в лабораторних умовах.
Насіння пророщували в термостаті при температурі 24С. Схожість визначали через 72 год після замочування насіння. Для мікроскопічного аналізу готували тимчасові давлені препарати, фарбовані ацеторсеїном (Дарлингтон, 1980). Клітини кореневої меристеми проростків A. fistulosum L. аналізували анафазним методом (Паушева, 1988). Обчислювали частоту аберантних анафаз (ЧАА) - частку анафаз з абераціями від загальної кількості анафаз, виражену в %; пошкодженість аберантної клітини (ПАК) - кількість аберацій, що припадає на 1 аберантну клітину (в %); частку мостів від загальної кількості аберацій (ЧМ, %), та частку мостів хромосомного типу - дицентриків, від загальної кількості мостів (ЧД, %). Математичну обробку даних проводили згідно загальновизнаних методик (Лакин, 1990), попарну кореляцію та регресійний аналіз проводили з використанням пакету програм "STATISTIKA" (Боровиков, 1998).
Доекспериментальна обробка насіння полягала у промиванні його розчинами KMnO4 (0,05 %), NaHCO3 (0,3 %) та дистильованою водою за описаною методикою (Лазаренко и др., 1995). Промите насіння зберігалось також у скляному посуді в лабораторних умовах.
Для вивчення чутливості клітин батуна до формальдегіду (ФА) та біологічно активних речовин (БАР) рибофлавіну й тимогену, насіння пророщували у розчині досліджуваних речовин та в суміші ФА та рибофлавіну чи тимогену досліджуваних концентрацій.
Автор виражає глибоку подяку Сіренку І.П. за допомогу в компьютерній обробці даних.
РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ
Вікові особливості спонтанної мутабільності клітин кореневої меристеми Allium fistulosum L. Вікові зміни всіх цитогенетичних показників у насінні всіх досліджених партій відбуваються нерівномірно (табл. 1 - 4). Не завжди високим значенням ЧАА відповідають високі значення ПАК і навпаки. І лише після 3-х років зберігання насіння 1994 р. та на 3-ому році зберігання насіння партії 1995-В високі значення ЧАА супроводжуються високою пошкодженістю аберантної клітини (табл. 1, 3).
Таблиця 1 Утворення хромосомних аберацій в клітинах кореневої меристеми Allium fistulosum L. при старінні насіння (урожай 1994 року)
Вік насіння (міс) |
Схожість (%) |
Вивчено анафаз, n |
ЧАА (%) |
ПАК (%) |
ЧМ (%) |
ЧД (%) |
|
1 |
37 |
682 |
5,13 0,83 |
126 |
88 |
30 |
|
1,5 |
60 |
853 |
2,34 0,48 |
100 |
95 |
5 |
|
2 |
27 |
780 |
2,81 0,61 |
109 |
58 |
57 |
|
4 |
49 |
544 |
2,21 0,60 |
117 |
43 |
0 |
|
6 |
56 |
613 |
4,08 0,79 |
104 |
54 |
29 |
|
9 |
24 |
395 |
0,76 0,45 |
100 |
67 |
0 |
|
12 |
54 |
337 |
6,82 1,39 |
109 |
56 |
29 |
|
13 |
58 |
553 |
6,51 1,08 |
108 |
87 |
58 |
|
14 |
64 |
450 |
4,22 0,92 |
100 |
79 |
20 |
|
18 |
52 |
508 |
10,63 1,39 |
135 |
52 |
39 |
|
19 |
55 |
523 |
11,09 1,37 |
129 |
53 |
30 |
|
22 |
24 |
224 |
6,70 1,70 |
113 |
71 |
50 |
|
26 |
62 |
386 |
9,07 1,46 |
109 |
61 |
48 |
|
27 |
47 |
382 |
8,64 1,46 |
112 |
62 |
35 |
|
28 |
42 |
473 |
10,36 1,38 |
123 |
67 |
38 |
|
30 |
60 |
756 |
8,86 1,04 |
124 |
40 |
26 |
|
31 |
66 |
495 |
7,47 1,15 |
105 |
59 |
22 |
|
32 |
48 |
1459 |
11,79 0,85 |
115 |
60 |
36 |
|
38 |
42 |
322 |
13,04 1,87 |
114 |
75 |
55 |
|
42 |
39 |
236 |
36,02 3,12 |
128 |
47 |
47 |
|
43 |
38 |
296 |
33,78 2,75 |
180 |
47 |
71 |
|
47 |
28 |
404 |
25,00 2,15 |
159 |
52 |
57 |
|
52 |
35 |
199 |
25,63 3,11 |
145 |
35 |
41 |
|
53 |
37 |
216 |
48,61 3,40 |
151 |
41 |
58 |
Показник ЧАА для 1-місячного насіння партій 1994 та 1995-А рр., вирощеного за одних і тих же географічних умов, суттєво відрізняється (табл. 1, 2).
Наростання показника ЧАА в клітинах насіння трьох партій одного й того ж, 1995 року врожаю відбуваються з різною швидкістю (табл. 2 - 4). У насінні 1995-С, незважаючи на найвище вихідне значення ЧАА (табл. 4), зростання його відбувається найбільш повільно. Саме ці дані спонукали нас до регресійного аналізу, який дозволив кількісно оцінити швидкість цитогенетичних змін мутабільності та внесок віку як фактору в утворення хромосомних аберацій.
Коефіцієнт регресії частоти аберантних анафаз за віком насіння - bЧАА, дорівнює середній швидкості наростання показника ЧАА - % міс.
Таблиця 2 Утворення хромосомних аберацій в клітинах кореневої меристеми Allium fistulosum L. при старінні насіння (урожай 1995-А р.)
Вік насіння (міс) |
Схожість (%) |
Вивчено анафаз, n |
ЧАА (%) |
ПАК (%) |
ЧМ (%) |
ЧД (%) |
|
1 |
56 |
445 |
0,90 0,47 |
100 |
100 |
25 |
|
2 |
67 |
687 |
1,31 0,38 |
111 |
90 |
33 |
|
3 |
60 |
475 |
1,05 0,46 |
120 |
100 |
17 |
|
8 |
59 |
478 |
4,81 1,00 |
117 |
52 |
21 |
|
14 |
65 |
414 |
5,80 1,78 |
100 |
79 |
16 |
|
16 |
80 |
379 |
5,80 1,22 |
109 |
75 |
33 |
|
19 |
74 |
566 |
7,95 1,40 |
109 |
76 |
39 |
|
20 |
78 |
484 |
7,44 1,16 |
108 |
79 |
26 |
|
21 |
75 |
1297 |
13,63 0,92 |
132 |
65 |
32 |
|
22 |
70 |
503 |
3,18 0,76 |
106 |
82 |
29 |
|
23 |
75 |
303 |
9,90 1,72 |
130 |
82 |
38 |
|
25 |
64 |
421 |
10,69 1,52 |
109 |
55 |
48 |
|
29 |
78 |
588 |
11,05 1,29 |
120 |
64 |
48 |
|
31 |
60 |
349 |
12,89 1,80 |
113 |
53 |
26 |
|
32 |
88 |
390 |
9,23 1,52 |
139 |
67 |
48 |
|
34 |
66 |
883 |
16,19 1,23 |
120 |
56 |
39 |
|
38 |
58 |
412 |
24,76 2,13 |
127 |
46 |
47 |
Таблиця 3 Утворення хромосомних аберацій Allium fistulosum L. при старінні насіння (урожай 1995 - В р.)
Вік насіння (міс) |
Схожість (%) |
Вивчено анафаз, n |
ЧАА (%) |
ПАК (%) |
ЧМ (%) |
ЧД (%) |
|
1 |
51 |
511 |
0,590,34 |
133 |
100 |
0 |
|
2 |
62 |
483 |
0,620,36 |
100 |
100 |
33 |
|
3 |
72 |
677 |
3,250,66 |
105 |
61 |
21 |
|
5 |
66 |
171 |
3,511,41 |
100 |
67 |
0 |
|
7 |
74 |
442 |
5,201,04 |
113 |
58 |
21 |
|
9 |
66 |
422 |
4,030,95 |
135 |
87 |
40 |
|
14 |
52 |
471 |
12,311,49 |
117 |
72 |
33 |
|
18 |
58 |
589 |
13,921,43 |
123 |
72 |
49 |
|
19 |
70 |
457 |
12,251,52 |
130 |
58 |
33 |
|
20 |
77 |
1035 |
17,871,19 |
139 |
54 |
38 |
|
21 |
67 |
535 |
32,522,03 |
149 |
49 |
52 |
|
27 |
72 |
497 |
23,141,89 |
143 |
55 |
61 |
|
28 |
32 |
389 |
36,502,45 |
132 |
51 |
53 |
|
31 |
76 |
355 |
16,621,99 |
109 |
70 |
51 |
|
34 |
68 |
186 |
22,583,09 |
138 |
69 |
50 |
|
35 |
61 |
312 |
31,732,64 |
130 |
67 |
71 |
|
38 |
58 |
327 |
28,752,51 |
166 |
47 |
58 |
Таблиця 4 Утворення хромосомних аберацій Allium fistulosum L. при старінні насіння (урожай 1995 - С р.)
Вік насіння (міс) |
Схожість (%) |
Вивчено анафаз, n |
ЧАА (%) |
ПАК (%) |
ЧМ (%) |
ЧД (%) |
|
1 |
54 |
465 |
2,15+0,65 |
110 |
73 |
38 |
|
2 |
73 |
368 |
2,99+0,89 |
118 |
77 |
10 |
|
14 |
58 |
420 |
2,14+0,38 |
111 |
40 |
25 |
|
18 |
73 |
461 |
4,99+1,02 |
122 |
75 |
14 |
|
19 |
82 |
352 |
6,53+1,36 |
113 |
73 |
26 |
|
20 |
62 |
347 |
6,34+1,27 |
109 |
42 |
10 |
|
21 |
57 |
235 |
4,26+1,29 |
114 |
84 |
33 |
|
27 |
80 |
514 |
13,04+1,48 |
119 |
60 |
54 |
|
31 |
84 |
309 |
5,18+1,24 |
100 |
6 |
58 |
|
34 |
87 |
597 |
8,88+1,17 |
113 |
85 |
55 |
|
38 |
65 |
389 |
10,28+1,52 |
108 |
91 |
33 |
Коефіцієнт детермінації R2 - показник тісноти кореляційного зв'язку, що показує, яка частка варіації однієї ознаки залежить від варіювання іншої ознаки, тобто наскільки зміни частоти аберантних анафаз зумовлюються віком насіння (Лакин, 1990). З рисунків 1 - 4 видно характер та швидкість вікової динаміки ЧАА в кореневій меристемі насіння A. fistulosum L. 1994 та 1995 (А,В,С).
Незважаючи на те, що насіння 1995 (А,В,С) р. одержане з однієї партії насіння 1990 р., вікові зміни ЧАА відбуваються по різному в усіх трьох партіях, як за швидкістю (коефіцієнт регресії b), так і за характером наростання. У насінні 1995-В швидкість цитогенетичних змін найвища, коливання ЧАА найбільш виражені, амплітуда коливань при наростанні ЧАА також збільшується.
Різна середня швидкість мала місце також в динаміці інших цитогенетичних показників. Для порівняння швидкості вікової динаміки мутабільності вирішено скористатись умовною класифікацією, за якою низька швидкість - при b= 0 - 0,3; середня швидкість - коли b = 0,3 - 0,7; висока швидкість - коли b = 0,7 - 1,0 за абсолютною величиною (табл. 5).
Таблиця 5 Цитогенетичні показники мутабільності клітин кореневої меристеми у насінні Allium fistulosum L. різних партій
Насіння, рік урожаю |
bЧАА (R2) |
bПАК (R2) |
bЧМ (R2) |
bЧД R2) |
|
1994 |
0,63 ** (0,699) |
0,80*** (0,394) |
-0,53** (0,299) |
0,64** (0,280) |
|
1995-А |
0,46** (0,737) |
0,47** (0,231) |
-1,07*** (0,550) |
0,64** (0,457) |
|
1995-В |
0,84*** (0,754) |
0,89*** (0,372) |
-0,72*** (0,313) |
1,37*** (0,722) |
|
1995-С |
0,22* (0,557) |
-0,16* (0,099) |
-0,11* (0,003) |
0,81*** (0,299) |
|
1994 (3 роки) |
0,25* (0,693) |
0,19* (0,049) |
-0,29* (0,055) |
0,56** (0,138) |
|
1990 |
0,72*** (0,509) |
0,70*** (0,421) |
0,31** (0,211) |
0,33** (0,146) |
Примітки:
b- коефіцієнт регресії (швидкість вікової динаміки - %/міс);
R2 - коефіцієнт детермінації;
(*) - низька швидкість; (**) - середня швидкість; (***) - висока швидкість.
За різних умов формування насіння внесок віку, як фактора, у розвиток інших цитогенетичних показників (ПАК, ЧМ, ЧД) також неоднаковий, як про це свідчить коефіцієнт детермінації. Проте в основному частота аберантних анафаз визначається віком у насінні всіх партій ( R2 0,5). Зміни інших цитогенетичних показників (ПАК, ЧМ, ЧД) у насінні різних партій в більшості визначаються іншими, неврахованими, факторами.
Аналіз попарної кореляції показав, що вік насіння 1994 та 1995-В позитивно корелює з показниками ЧАА та ПАК. У насінні 1995-А вік не корелює з ПАК, хоча сильно корелює з ЧАА, яка з ПАК достовірно корелює (р 0,05). Негативна кореляція між віком та ЧМ і позитивна - між віком та ЧД мала місце у насінні 1994, 1995-А та 1995-В. У насінні 1995-С єдина статистично вірогідна (позитивна) кореляція спостерігалась лише між віком насіння та ЧАА. Привертає увагу відсутність кореляції між схожістю насіння та будь-яким з цитогенених показників, а також між віком та схожістю насіння всіх досліджених партій.
Розвиток мутабільності у A. fistulosum L. при старіння насіння, промитого розчином перманганату калію. Складний характер вікової динаміки утворення ХА та пошкодженість клітин (рис. 5) у насінні 1990 р. на 2 році зберігання змусили нас припустити, що , можливо, насіння було оброблене фунгіцидом, який, розчиняючись у воді при проростанні насіння, проникає в клітини кореневої меристеми.
Спроба видалити фунгіцид шляхом промивання насіння перманганатом калію (0,05 %), дистильованою водою та бікарбонатом натрію (0,03 %) виявила значний антимутагенний ефект перманганату калію (рис. 6).
Протягом наступних 10-ти місяців у промитому перманганатом калію насінні спостерігались значно нижчі значення та відсутність наростання частоти аберантних анафаз, про що свідчить коефіцієнт регресії b (рис. 7, 8). Значення ЧАА протягом 1 року після промивки насіння коливались в межах 10 - 13 %.
Далі утворення ХА прискорюється, але абсолютне значення ЧАА - в більшості статистично нижчі порівняно з такими у непромитому насінні.
У насінні 1994 р., промитому у віці 1,5 міс., очікуваний антимутагенний ефект перманганату калію був відсутній, як і в щойно промитому насінні, що мало на час промивки 9 міс. Антимутагенний ефект KMnO4 виявився, коли насіння досягло 18 місяців: у промитому насінні ЧАА, наростаючи, все ж була на рівні, що достовірно відрізнявся від такого у непромитому насінні (табл. 6).
Таблиця 6 Зміни хромосомних аберацій у Allium fistulosum L. при старінні насіння (урожай 1994 року)
Вік насіння (міс.) |
Частота аберантних анафаз, % |
|||
Непромите насіння |
Насіння, промите у 1,5 міс. |
Насіння, промите у 9 міс. |
||
1 |
5,130,83 |
- |
- |
|
1,5 |
2,340,48 |
2,520,54 |
- |
|
2 |
2,810,61 |
3,580,73 |
- |
|
6 |
4,080,79 |
- |
- |
|
9 |
0,760,45 |
- |
1,740,65 |
|
18 |
10,631,39 |
3,300,98 |
2,000,58 |
|
19 |
11,091,37 |
- |
- |
|
21 |
6,691,70 |
2,440,66 |
- |
|
25 |
9,071,46 |
5,931,09 |
5,401,11 |
|
28 |
10,361,38 |
- |
- |
|
30 |
8,861,04 |
6,820,86 |
4,890,93 |
|
31 |
7,471,15 |
- |
5,891,13 |
|
38 |
13,041,87 |
- |
6.181,87 |
|
42 |
36,023,12 |
- |
- |
|
43 |
33,782,75 |
- |
25,151,93 |
Регресійний аналіз ЧАА за віком насіння показав, що й швидкість наростання хромосомної мінливості в клітинах промитого насіння також менша, ніж у непромитого насіння (табл. 7).
Таблиця 7 Динаміка частоти аберантних анафаз у Allium fistulosum L. при старінні насіння 1994 р.
Непромите насіння (протягом 2,5 р.) |
Насіння, промите у 1,5 міс (протягом 2,5 р.) |
Непромите насіння (протягом 3 р.) |
Насіння, промите в 9 міс. (протягом 3 р.) |
||
bЧАА |
0,298 |
0,105 |
0,273 |
0,176 |
|
R2 |
0,667 |
0,465 |
0,443 |
0,848 |
Примітки:
bЧАА - середня швидкість змін частоти аберантних анафаз %/міс;
R2 - коефіцієнт детермінації (показник внеску віку насіння як фактору в утворення хромосомних аберацій).
Чутливість клітин кореневої меристеми батуна до формальдегіду. Для визначення оптимально мутагенної концентрації формальдегіду (ФА) насіння 1990 р. (віком 18 - 19 міс.) пророщували у 0,04 %; 0,004 %; 0,0004 %; 0,00002 %; 0,00004 %; 0,00008 % розчинах, які готували з вихідного 40 % розчину ФА. Максимальну мутагену активність формальдегід виявив у концентрації 0,00004 %. ЧАА складала 26,99 1,57 % при контролі 12,46 1,36 % та 27,96 1,45 % при контролі 22,72 1,15 %; ПАК - 146 % при контролі 110 % та 132 % при контролі 115 %. Пошкодженість клітин була настільки значна, що ХА спостерігались не лише в анафазних, але і в метафазних клітинах. Часто спостерігались множинні аберації, неможливо було визначити тип та категорію аберацій (рис. 9).
Оскільки у насінні, промитому KMnO4, утворення ХА протягом наступного року відбувалось в межах 10-13%, виникло питання, як це позначиться на мутагенному ефекті формальдегіду, встановленому нами раніше? На рисунку 10 показано, що мутагенний вплив ФА на вихід ХА у варіанті з промитим насіння значно вираженіший (р 0,01), ніж у варіанті з непромитим насінням, де ЧАА зросла статистично не значимо. На цей час насіння мало 27-28 міс.
В клітинах насіння 1994 р. протягом 1-го року зберігання формальдегід не підвищував ЧАА. Статистично значимий мутагенний ефект ФА виявлено на 3-му році зберігання насіння (табл. 8).
Таблиця 8 Вплив формальдегіду (0,00004 %) на утворення хромосомних аберацій у Allium fistulosum L. при старінні насіння урожаю 1994 року
Вік насіння, міс. |
Варіант досліду |
Вивчено анафаз |
ЧАА, % |
2 |
|
2 |
Дистилят Формальдегід |
780 790 |
2,830,61 4,05 0,62 |
- 1,45 |
|
4 |
Дистилят Формальдегід |
544 532 |
2,210,60 3,200,74 |
- 0,66 |
|
6 |
Дистилят Формальдегід |
613 344 |
4,080,79 5,521,28 |
- 0,75 |
|
28 |
Дистилят Формальдегід |
473 653 |
10,361,38 15,931,43 |
- 11,5 |
|
31 |
Дистилят Формальдегід |
495 290 |
7,471,15 13,101,97 |
- 6,07 |
|
32 |
Дистилят Формальдегід |
1459 1272 |
11,790,85 17,060,85 |
- 15,0 |
Примітка: = 3,84; = 6,63
Таблиця 9 Вплив формальдегіду (0,00004 %) на утворення хромосомних аберацій у Allium fistulosum L. при старінні насіння урожаю 1995 року
Варіант досліду |
Вивчено анафаз |
ЧАА, % |
2 |
||
1995 - А |
Дистилят Формальдегід |
484 585 |
7,441,16 7,351,11 |
- 0,004 |
|
1995 - В |
Дистилят Формальдегід |
613 628 |
11,911,31 22,131,65 |
- 22,18 |
|
1995 - С |
Дистилят Формальдегід |
352 333 |
6,531,36 4,221,08 |
- 1,39 |
Примітка: = 3,84; = 6,63
Чутливість клітин до мутагенного впливу формальдегіду (0,00004 %) у насінні одного віку (19 міс.), але різних партій (1995-А, 1995-В, 1995-с), виявилась залежною від вікової динаміки мутабільності (табл. 9). Так, статистично значимий мутагенний ефект формальдегіду виявлено у варіанті з високою швидкістю вікових змін ЧАА - насіння партії 1995- В (рис. 3).
Чутливість клітин Allium fistulosum L. до впливу біологічно активних речовин. Цитогенетичний вплив БАР на клітини батуна вивчали на насінні 1990 року, промитому розчином KMnO4.
На цей час насіння вже мало вік 30 - 32міс. В той час як по відношенню до мутагенного впливу формальдегіду рибофлавін виявив значну генопротекторну активність, на фоні спонтанного мутагенезу його вплив виявився мутагенним (табл. 10, 11).
Таблиця 10 Вплив рибофлавіну на спонтанне утворення хромосомних аберацій у Allium fistulosum L.
Концентрацій рибофлавіну, мг/мл |
Вивчено анафаз |
ЧАА (%) |
2 |
|
0 |
1607 |
12.13+0.81 |
- |
|
5 |
1514 |
19.88+1.03 |
34,42 |
|
10 |
1376 |
19.62+1.08 |
31,02 |
|
20 |
1409 |
20.51+1.09 |
38,48 |
|
40 |
1618 |
18.29+0.96 |
23,23 |
Примітка: = 3,84; = 6,63
Таблиця 11 Вплив рибофлавіну на рівень індукованих формальдегідом (0,00004 %) хромосомних аберацій у Allium fistulosum L.
Концентрацій рибофлавіну, мг/мл |
Ср/Сф |
Вивчено анафаз |
ЧАА , % |
2 |
|
0 |
- |
1581 |
24.541,09 |
- |
|
5 |
1,15 |
1295 |
22.241,15 |
1,97 |
|
10 |
2,38 |
1557 |
19.591,01 |
10,89 |
|
20 |
4,77 |
1316 |
11.700,89 |
77,00 |
|
40 |
9,46 |
1249 |
12.570,95 |
63,54 |
Примітки:
Ср/Сф - відношення молярних концентрацій рибофлавіну й формальдегіду (число молекул рибофлавіну, що припадає на одну молекулу формальдегіду в розчині);
= 3,84; = 6,63
Дані щодо впливу тимогену на спонтанне утворення ХА в клітинах кореневої меристеми наведено в таблиці 12. Як видно, за виключенням 2-х варіантів, всі досліджувані концентрації тимогену виявились мутагенними. При цьому, в діапазоні досліджуваних концентрацій зв'язок між концентрацією тимогену та ефектом тимогену не спостерігається. Щодо індукованого формальдегідом утворення ХА тимоген виявився генопротектором, знижуючи ЧАА до спонтанних значень. У варіантах з концентрацією тимогену 0,001 та 1000 мкг/мл рівень ХА виявився нижчим від спонтанного (табл. 13). Чутливість клітин молодого насіння Allium fistulosum L. до впливу рибофлавіну й тимогену досліджували на насінні партії 1995-В (табл. 14). Вік насіння становив 4 місяці. Використовували концентрації рибофлавіну й тимогену, які були ефективні на старому насінні.
Таблиця 12 Вплив тимогену на спонтанне утворення хромосомних аберацій у Allium fistulosum L.
Концентрація тимогену мкг/мл |
Вивчено анафаз |
ЧАА, % |
2 |
|
Діапазон низьких концентрацій |
||||
0 |
605 |
10,081,22 |
||
0,001 |
686 |
14,581,36 |
5,54 |
|
0,01 |
629 |
9,861,19 |
0,001 |
|
0,1 |
530 |
19,251,70 |
18,55 |
|
1 |
760 |
16,451,33 |
11,22 |
|
Діапазон високих концентрацій |
||||
0 |
1717 |
13,690,84 |
||
1 |
1321 |
16,731,03 |
5,18 |
|
10 |
1038 |
13,601,08 |
0,0004 |
|
100 |
1044 |
17,721,89 |
7,88 |
|
1000 |
790 |
15,951,30 |
2,07 |
Примітка: = 3,84; = 6,63
Таблиця 13 Вплив тимогену на утворення індукованих формальдегідом хромосомних аберацій у Allium fistulosum L.
Концентрація тимогену мкг/мл |
Вивчено анафаз |
ЧАА, % |
2 |
|
Діапазон низьких концентрацій |
||||
0 |
598 |
23,24+1,72 |
||
0,001 |
718 |
7,66+1,01 |
61,81 |
|
0,01 |
548 |
11,49+1,34 |
26,35 |
|
0,1 |
667 |
14,09+1,34 |
16,97 |
|
1 |
671 |
13,11+1,29 |
21,40 |
|
Діапазон високих концентрацій |
||||
0 |
1700 |
24,76+1,05 |
||
1 |
584 |
10,10+1,24 |
55,41 |
|
10 |
693 |
11,83+1,23 |
48,82 |
|
100 |
473 |
12,68+1,55 |
30,63 |
|
1000 |
590 |
9,32+1,78 |
91,56 |
Примітка: = 3,84; = 6,63
Таблиця 14 Чутливість клітин кореневої меристеми молодого насіння Allium fistulosum L. (4 міс.) до впливу біологічно активних речовин
Варіант досліду |
Вивчено анафаз |
ЧАА, % |
2 |
|
Дистилят |
1124 |
2,670,51 |
- |
|
Рибофлавін, 0,002 % |
781 |
1,540,50 |
3,10 |
|
Рибофлавін, 0,004 % |
458 |
1,750,65 |
0,82 |
|
Тимоген, 0,001 % |
565 |
2,120,59 |
0,26 |
|
Тимоген, 0,01 % |
260 |
4,621,35 |
2,97 |
Примітка: = 3,84; = 6,63
Як видно з даних таблиці 14, рибофлавін та тимоген не індукують утворення хромосомних аберацій в клітинах молодого насіння.
Обговорення. У насінні при зберіганні утворюються метаболіти з мутагенною активністю - аутомутагени, здатні пошкоджувати хромосомний матеріал (Дубинин, Щербаков, 1964). Отже, мутаційний процес прискорюється як за рахунок накопичення аутомутагенів, які індукують мутування при проростанні насіння, так і за рахунок накопичення потенційних змін при зберіганні насіння. Неоднакова ймовірність реалізації потенційних змін в мутації створює картину хвильової кінетики мутаційного процесу (Дубинин, 1978). Серед факторів, які впливають на рівень спонтанного мутування клітин у насінні, - кліматично-погодні умови, за яких воно формується й достигає (Лазаренко, Безруков, 1998); умови зберігання, вік та умови пророщування насіння (Орлова, 1972; Лазаренко и др., 1995, 1996, 1997). Чим більш мутабільним є об'єкт, тим більш ймовірна нерівномірність наростання хромосомної нестабільності при старінні та при дії сторонніх факторів, сумарна дія яких звичайно не є стабільною. Очевидно, саме цим пояснюється той факт, що при меншій швидкості наростання показника ЧАА амплітуда коливань також менша, як це показано на трьох різних партіях насіння одного року врожаю. Значення коефіцієнту регресії ЧАА за віком насіння ( bЧАА), що відповідає середній швидкості наростання ЧАА (%/міс) в міру старіння насіння, можна розглядати як цитогенетичну характеристику вікової динаміки мутабільності. Хоча в літературі мутабільність з такої точки зору не розглядалась, наші дані показують зв'язок між швидкістю вікової динаміки спонтанної мутабільності та чутливістю клітин до пошкоджуючих впливів. Так, при високому значенні b ( b1995-В= 0,84) клітини молодого насіння вже чутливі до мутагенного впливу формальдегіду. В той час як при середньому та низькому значенні b ( b1995-А= 0,46; b1995-С= 0,22; b1994(3) = 0,46) в клітинах насіння такого ж віку мутагенний ефект формальдегіду не спостерігався.
Для A.fistulosum L. локалізація аутомутагенів з певністю не була встановлена (Дубинин, Щербаокв, 1964; Орлова, 1972). Той факт, що у насінні 1990 р., промитому на 27-ому місяці зберігання, антимутагенний ефект перманганату калію виявився негайно, свідчить про те, що аутомутагени вже були присутні у насіннєвій шкірці. У насінні 1994 р. ефект промивки 1,5-місячного та 9-місячного насіння виявився лише на 18-ому місяці зберігання. Отже, до певного віку насіння аутомутагени на поверхні насіннєвої шкірки відсутні. Відсутність подальшого (після 18 місяців) наростання мутагенезу у промитому насінні, на відміну від такого у непромитому, вказує на видалення з насіннєвої шкірки речовин, які на час промивки та протягом певного часу не мали мутагенної активності. Тому це, скоріше, ще не аутомутагени, а "проаутомутагени", які лише згодом, через метаболічні перетворення, набувають мутагенної активності. Очевидно перманганат калію, як сильний окисник, видаляє частину речовин-проаутомутагенів (окислюючи їх до речовин, розчинних у воді), внаслідок чого концентрація утворюваних при старінні насіння аутомутагенів весь час (у всякому разі, протягом досліджуваного періоду) залишається нижчою від такої в непромитому насінні.
Генопротекторний вплив рибофлавіну й тимогену може частково зумовлюватись дезмутагенним ефектом. Однак мутагенний вплив цих речовин на фоні спонтанного мутагенезу свідчить про наявність інших, внутрішніх механізмів. Формальдегід, як і рибофлавін та тимоген, очевидно, не являються прямими мутагенами в клітинах A. fistulosum L., а діють через продукти взаємодії з метаболітами. Труднощі щодо оцінки механізмів дії будь-якого фактора полягають у складності та різноманітності умов його дії, неможливості передбачити всі елементи комплексу, у складі якого діє досліджуваний фактор, та фізіологічність його концентрацій ( Ауэрбах, 1978; Алекперов, 1984; Порошенко, 1995). Відсутність мутагенного впливу формальдегіду та біологічно активних речовин на клітини молодого насіння можна пояснити тим що метаболіти, з якими вони реагують в клітинах молодого насіння, хімічно відрізняються від метаболітів старого насіння. Крім того, процеси репарації в молодому насінні також відбуваються на більш високому рівні, про що свідчить наявність негативної кореляції між віком насіння та утворенням мостів.
ВИСНОВКИ
В генетично однорідному насінні A. fistulosum L. різних партій вікова динаміка спонтанної мутабільності відбувається з різною швидкістю та має характер нерівномірно наростаючих коливань.
У насіннєвій шкірці молодого насіння A. fistulosum L. містяться речовини, видалення яких приводить до гальмування розвитку мутаційного процесу при старінні насіння на 10-19%, і які протягом першого року старіння насіння не відіграють особливої ролі у віковому прискоренні мутаційного процесу, а залучаються до нього пізніше.
Чутливість клітин кореневої меристеми батуна до впливу біологічно активних речовин (рибофлавіну й тимогену) залежить від умов їх дії, а саме: від їх концентрації, віку насіння та наявності мутагенного впливу формальдегіду.
мутабільний клітика насіння
ПЕРЕЛІК ПУБЛІКАЦІЙ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1. Лазаренко Л.М., Безруков В.Ф., Храпунов С.Н. Лук батун (Allium fistulosum L.) как тест-система для оценки антимутагенности // Цитология и генетика. - 1995. - Т.29, №4. - С. 66-70.
2. Лазаренко Л.М., Безруков В.Ф., Храпунов С.М. Вплив формальдегіду на рівень хромосомних аберацій у цибулі батун (Allium fistulosum L.) // Вісник Київського університету. - 1996. - Випуск 26. - С. 96-101.
3. Лазаренко Л.М., Безруков В.Ф., Храпунов С.Н. Влияние рибофлавина на уровень хромосомных аберраций у лука батуна (Allium fistulosum L.) // Цитология и генетика. - 1997. - Т.31, №1. - С. 3-6.
4. Лазаренко Л.М., Демідов С.В. Вплив тимогену на утворення хромосомних аберацій у цибулі батун (Allium fistulosum L.) // Вісник Київського університету. - 1998. - Випуск 27. - С. 42 - 45.
5. Лазаренко Л.М., Безруков В.Ф. Аналіз хромосомної нестабільності в клітинах кореневої меристеми Allium fistulosum L // В кн.: "Наукові читання, присвячені 100-річчю відкриття подвійного запліднення у покритонасінних рослин професором університету Святого Володимира С.Г. Навашиним". - Київ, 1998. - С. 29 - 33.
6. Лазаренко Л.М., Безруков В.Ф., Храпунов С.М. Зміни рівня хромосомних аберацій у цибулі батуна, пов'язані зі старінням насіння // Міжнародний симпозіум "Біологічні механізми старіння". - Харків. - 1996. - С. 88.
7. Лазаренко Л.М., Безруков В.Ф Вікові особливості мутагенезу в клітинах кореневої меристеми Allium fistulosum L .// ІІІ Международный симпозиум "Биологические механизмы старения". - Харьков. - 1998. - С. 79.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Получение регенерантов из каллусной ткани и изучение их свойств. Тестирование индукции каллусного потенциала двух сортов шалота с различными гормонами и гормональными комбинациями. Исследование свойств регенерантов на предмет хромосомных перестроек.
практическая работа [763,8 K], добавлен 14.08.2015Влияние различных концентраций водного экстракта куколок китайского дубового шелкопряда на цитогенетические и морфометрические параметры в клетках корневых меристем Allium cepa L в норме и после радиоактивного облучения. Митотическое деление клеток.
дипломная работа [458,2 K], добавлен 18.11.2014Загальна характеристика флори Українських Карпат. Систематична характеристика та біоекологічні особливості Leontopodium alpinum Cass. Збереження фіторізноманіття шляхом інтродукції. Оцінка схожості насіння рослини, характеристика ранніх етапів онтогенезу.
курсовая работа [1006,3 K], добавлен 17.02.2013Плід як видозмінена в результаті запліднення квітка, його внутрішня структура, напрямки видозмінення. Типи плодів за формою, розмірами, забарвленням, вмістом води, кількістю насіння, характером розкривання, та визначення їх відмінних особливостей.
презентация [2,2 M], добавлен 25.08.2013Основні джерела антропогенного забруднення довкілля. Вплив важких металів на фізіолого-біохімічні процеси рослин, зміни в них за впливу полютантів. Структура та властивості, функції глутатіон-залежних ферментів в насінні представників роду Acer L.
дипломная работа [950,6 K], добавлен 11.03.2015Вирощування орхідей, їх біологічна та геологічна характеристика. Меристемний спосіб розмноження. Зародження орхідології як науки. Епіфітний спосіб життя. Стебла "лазячих" орхідей. Запліднення та будова насіння. Догляд за орхідеями взимку та влітку.
дипломная работа [3,9 M], добавлен 24.08.2014Стовбурові клітини як прародительки всіх без винятку типів клітин в організмі, знайомство з функціями. Загальна характеристика методу виділення клітин, вирощування органів на поживних середовищах. Аналіз найвідоміших прикладів наукових досягнень.
презентация [871,2 K], добавлен 02.02.2014Цитопатичні зміни інфікованих вірусом клітин. Неспецифічні ушкождення, причини цитопатичного ефекту і подальшої загибелі клітин. Характеристика та особливості цитолітичного ефекту. Виявлення біохімічних і цитохімічних змін при вірусних інфекціях.
презентация [694,3 K], добавлен 27.05.2019Історія відкриття зчепленого успадкування, його види та умови виникнення; розрахунок частоти рекомбінацій. Основні положення хромосомної теорії Моргана. Поняття цитогенетичного картування хромосом. Поняття кросинговеру; інтерференція, коінденція.
презентация [3,0 M], добавлен 28.12.2013Основні процеси, за допомогою якого окремі клітини прокаріотів і еукаріотів штучно вирощуються в контрольованих умовах. Здатність перещеплених клітин до нескінченного розмноженню. Культивування клітин поза організмом. Основні види культур клітин.
презентация [1,3 M], добавлен 16.10.2015Загальна характеристика відділу Голонасінні(Gimnospermae), їх класифікація та філогенія. Клас Насінні папороті (Liginopteridopsida): опис, систематичне положення класу, анатомічна та морфологічна будова представників, особливості розмноження, значення.
реферат [24,0 K], добавлен 20.06.2015Основна структурно-функціональна одиниця всіх живих організмів. Основні типи клітин. Будова, розмноження клітин та утворення білка. Колоніальні та багатоклітинні організми. Заміщення відмерлих та пошкоджених тканин організму. Способи поділу клітин.
презентация [5,6 M], добавлен 18.12.2011Типи клітинної організації. Структурно-функціональна організація еукаріотичної клітини. Вплив антропогенних чинників на довкілля. Будова типових клітин багатоклітинного організму. Ракція клітин на зовнішні впливи. Подразливість та збудливість клітин.
курсовая работа [4,0 M], добавлен 02.12.2012Уявлення про клітину. Загальний план її будови. Основний білок мікрофіламентів. Швидкість росту мікрофіламентів при різних концентраціях вільного актину. Рух клітин і адгезійна взаємодія. Схема будови центріолі. Прогрес в розумінні механізму руху клітин.
реферат [3,4 M], добавлен 19.12.2014Популяція як одиниця еволюційного процесу. Панміктичні або менделівські популяції. Частоти генотипів та частоти алелів. Застосування закону Харди-Вайнберга у розрахунках частоти гетерозигот. Вивчення структури популяцій. Елементарна еволюційна подія.
презентация [2,0 M], добавлен 04.10.2013Вивчення механізмів зміни, розмноження та реплікації генетичної інформації. Особливості організації, будови та функції клітин. Забезпечення редуплікації ДНК, синтезу РНК і білка. Характеристика еукаріотів та прокаріотів. Кінцеві продукти обміну речовин.
реферат [1,0 M], добавлен 19.10.2017Ультраструктура та механізм регенерації клітин. Просвічуюча та скануюча електронна мікроскопія. Об'ємне зображення клітин. Електронограма інтерфазного ядра. Проведення складних морфометричних вимірювань у клітини завдяки використанню цитоаналізаторів.
презентация [13,3 M], добавлен 24.02.2013Об'єкти і методи онтогенетики. Загальні закономірності і стадії індивідуального розвитку. Генетична детермінація і диференціація клітин. Диференційна активність генів і її регуляція в процесі розвитку. Летальна диференціація клітин за розвитку еукаріотів.
презентация [631,0 K], добавлен 04.10.2013Предмет, історія розвитку і завдання мікробіології. Основні типи та склад бактеріальних клітин. Класифікація, морфологія, будова та розмноження клітин грибів та дріжджів. Відмінні ознаки і морфологія вірусів та інфекцій. Поняття та сутність імунітету.
курс лекций [975,8 K], добавлен 22.02.2010Особливості та основні способи іммобілізації. Характеристика носіїв іммобілізованих ферментів та клітин мікроорганізмів, сфери їх застосування. Принципи роботи ферментних і клітинних біосенсорів, їх використання для визначення концентрації різних сполук.
реферат [398,4 K], добавлен 02.10.2013