Assessment of the integrated reaction of onions of different types for the action of xenobiotics for use in ecological-genetic monitoring

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The influence of many anthropogenic xenobiotics constantly falling into natural ecosystems is poorly understood, so laboratory experiments are needed to understand the consequences of such actions. It is especially important to study this effect on plants that are unable to avoid uncomfortable conditions. It is necessary to use a variety of test objects and screening tests that give an integral assessment of biological responses. Such tests include the Allium-test, which allows to evaluate toxicity at both the organismic and cellular levels, as well as mutagenicity of xenobiotics. We analyzed the response of three species of the genus Allium (Allium cepa, Allium ramosum, Allium fistulosum) to exposure to alcohol solutions of benzotriazole in extremely low concentrations. This heterocyclic compound is widely used in industry as a light stabilizer for polymers and as an anti-corrosion agent protecting various metals and alloys. The biological activity of two concentrations (0,0001; 0,001 mg/ml) was studied. The solvent was 0,5% isopropyl alcohol. Allium test was used to analyze a biological response of the selected onions. The duration of the experiment was 5 days. The effect of benzotriazole stimulated growth processes in A. cepa and A. ramosum in the lowest concentration and inhibited growth processes in a higher dose compared to the control. Benzotriazole had a stimulating effect on A. fistulosum in both of the concentrations studied, however, the stimulating effect in a high concentration was less pronounced. The solution in low concentration stimulates the proliferative activity in the cells of the root meristem of all species. However, cells of A. cepa and A. ramosum meristem are not sensitive to the action of a higher concentration of benzotriazole solution, unlike A. fistulosum, in which cell division is inhibited in comparison with the control. It was found that A. fistulosum, in which benzotriazole causes a block at the anaphase stage in both concentrations studied, is the most sensitive to the mitosis-modifying action of benzotriazole. In the other two species, only exposure to benzotriazole in high concentration led to inhibition of mitosis at the prophase stage. A.

About the authors

Ekaterina Sergeevna Selezneva

Samara National Research University

Email: catana7@yandex.ru

candidate of biological sciences, associate professor of Zoology, Genetics and General Ecology Department

Russian Federation, Samara

Sergey Vladimirovich Saksonov

Institute of Ecology of Volga River Basin of Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: svsaxonoff@yandex.ru

doctor of biological sciences, professor, acting director

Russian Federation, Samara

References

  1. Fiskesjо G. The Allium Test as a standard in environmental monitoring // Hereditas. 1985. Vol. 102. P. 99-112.
  2. Руководство по краткосрочным тестам для выявления мутагенных и канцерогенных химических веществ // Гигиенические критерии состояния окружающей среды. Всемирная организация здравоохранения. Женева, 1989. № 51. 212 с.
  3. Зотов А.В., Иванова М.В. К перспективам применения видов и сортов лука в процедуре Allium-теста // Вестник молодых ученых и специалистов Самарского государственного университета. 2014. № 2. С. 22-27.
  4. Орлова Н.Н. Естественный мутационный процесс в семенах при хранении // Успехи современной генетики. 1972. Т. 4. С. 206-228.
  5. Булах П.Е. Луки природной флоры Средней Азии и их культура на Украине. Киев: Наукова думка, 1994. 123 с.
  6. Серегин А.П. Новые комбинации в роде Allium L. (Alliaceae) // Новости систематики высших растений. 2004. Т. 36. С. 101-102.
  7. Серегин А.П. Род Allium L. (Alliaceae) во флоре Восточной Европы: дис. … канд. биол. наук. М., 2007. 242 с.
  8. Серегин А.П. Флористические материалы и ключ по лукам (Allium L., Alliaceae) Европейской России // Бюл. МОИП. Отд. биол. 2005. Т. 110, вып. 1. С. 45-51.
  9. Кузнецов Ю.И., Андреева Н.П., Агафонкина М.О. Адсорбция и защитные свойства 1,2,3-бензотриазола на сплаве МНЖ 5-1 в нейтральных растворах // Электрохимия. 2014. Т. 50, № 10. С. 1100-1105.
  10. Наметкин С.С. Гетероциклические соединения. М.: Наука, 1981. 356 с.
  11. Шемаханская М.С. Реставрация металлов. Методические рекомбинации. М.: ВНИИР, 1989. 108 с.
  12. Nukaya H., Shiozawa T., Tada A., Terao Y., Ohe T., Watanabe T., Takahashi Y., Asanoma M., Sawanishi H., Katsuhara T., Sugimura T., Wakabayashi K. Identification of 2- [2-(acetylamino)-4-amino-5-methoxyphenyl]-5-amino-7-bromo-4-chloro-2H-benzotriazole (PBTA-4) as a potent mutagen in river water in Kyoto and Aichi prefectures, Japan // Mutat. Res. 2001. Vol. 492. P. 73-80.
  13. Shiozawa T., Suyama K., Nakano K., Nukaya H., Sawanishi H., Oguri A., Wakabayashi K., Terao Y. Mutagenic activity of 2-phenylbenzotriazole derivatives related to a mutagen, PBTA-1, in river water // Mutation Research. 1999. Vol. 442 (2). P. 105-111.
  14. Селезнева Е.С., Валиева Э.А., Теньгаев Е.И. Роль структуры ксенобиотика в развитии биологического ответа на примере производных бензотриазола // Вестник Самарского университета. Естественнонаучная серия. 2012. № 3-1 (94). С. 212-225.
  15. Бахтина Л.И. Числа хромосом некоторых видов рода Allium (Alleaceae) флоры СССР // Ботанический журнал. 1985. Т. 70, № 5. С. 700-710.
  16. Иксакова А.И. Оценка и отбор материала для селекции многолетних луков в условиях нечерноземной зоны России: автореф. дис. … канд. с/х. наук. М., 2011. 20 с.
  17. Песня Д.С., Романовский А.В., Прохорова И.М. Исследование токсического и генотоксических эффектов синтетических пищевых красителей методом Allium test // Ярославский педагогический вестник. Естественные науки. 2012. Т. III. № 3. С. 86-93.
  18. Прохорова И.М., Фомичёва П.Н., Ковалёва М.И. Оценка митотоксического и мутагенного действия факторов окружающей среды. Методические указания. Ярославль: ЯрГУ, 2003. 140 с.
  19. Лакин Г.Ф. Биометрия. М.: Высшая школа, 1990. 352 с.
  20. Песня Д.С., Серов Д.А., Вакорин С.А., Прохорова И.М. Исследование токсического, митозмодифицирующего и мутагенного действия борщевика Сосновского // Ярославский педагогический вестник. (Естественные науки). 2011. Т. III. № 4. С. 93-98.
  21. Селезнева Е.С., Белоусова З.П. Изучение генотоксичности производных индола при их действии на Allium cepa // Бутлеровские сообщения. 2016. Т. 47, № 7. С. 21-25.
  22. Эйдус Л.X., Эйдус В.Л. Проблемы механизма радиационного и химического гормезиса // Радиоэкология. 2001. Т. 41, № 5. С. 627-630.
  23. Calabrese E.J. Hormetic mechanisms // Critical Reviews in Toxicology. 2013. Vol. 43. № 7. P. 580-606.
  24. Эйдус Л.Х. О механизме неспецифической реакции клеток на действие повреждающих агентов и природе гормезиса // Биофизика. 2005. Т. 50, вып. 4. С. 693-703.
  25. Calabrese E.J. Hormesis and medicine // British Journal of Clinical Pharmacol. 2008. Vol. 66. P. 594-617.
  26. Коршиков И.И., Тарабрин В.В. Загрязнение окружающей среды органическими веществами и устойчивость растений к их воздействиям // Проблемы фитогигиены и охраны окружающей среды / под ред. Э.И. Слепяна. Л.: Зоол. Ин-т АН СССР, 1981. С. 84-88.
  27. Угрехелидзе Д.Ш., Дурмишидзе С.В. Поступление и детоксикация органических ксенобиотиков в растения. Тбилиси: Мицниереба, 1984. 230 с.
  28. Чадаева В.А., Шхагапсоев С.Х. Анализ стратегий выживания видов рода Allium российской части Кавказа // Юг России: экология, развитие. 2016. Т. 11, № 4. С. 93-109.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Figure 1 - Indicators of proliferative activity of cells of the root meristem of onions of different species

Download (22KB)
Indexing metadata
3. Figure 2 - Mitosis-modifying effect of benzotriazole solutions in different concentrations on the cells of the root meristem of the studied onion species

Download (29KB)
Indexing metadata
4. Figure 3 - The number of aberrant ana-telophases in the cells of the root meristem induced by alcohol solutions of benzotriazole in three species of the genus Allium

Download (15KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2019 Selezneva E.S., Saksonov S.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».