Цитогенетические эффекты в интеркалярной меристеме хвои красной японской сосны в отдаленный период после аварии на АЭС «Фукусима»

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Введение. Несмотря на значительный объем исследований, до настоящего времени отдаленные последствия хронического радиационного воздействия на растения и животных остаются предметом научных дискуссий. После аварии на АЭС «Фукусима» у молодых сосен и елей была обнаружена повышенная частота снятия апикального доминирования. Наиболее вероятная причина наблюдаемых морфозов связана с повреждением излучением апикальных меристем хвойных растений в первые годы после аварии, когда они получили наиболее высокие поглощенные дозы. Если эта гипотеза верна, то даже спустя 8 лет в интеркалярной меристеме хвои растений из этих популяций с высокой долей вероятности можно будет обнаружить повышенный уровень цитогенетических нарушений.

Целью настоящей работы была проверка этой гипотезы.

Материалы и методы. Широкая распространенность на территориях, загрязненных радионуклидами в результате аварии на АЭС «Фукусима», и высокая радиочувствительность обусловили выбор красной японской сосны (Pinus densiflora Siebold et Zucc.) в качестве объекта наших исследований. Цитогенетические эффекты были оценены в пяти ее популяциях. Частоту и спектр цитогенетических нарушений в интеркалярной меристеме хвои определяли ана-телофазным методом.

Результаты. Частота аберрантных клеток в интеркалярной меристеме хвои статистически значимо превышает контрольный уровень на всех импактных участках и растет с увеличением дозы. Хотя корреляции между частотой цитогенетических нарушений в хвое и наличием нарушений апикального доминирования у растений не обнаружено, все популяции сосны с радиоактивно загрязненных территорий характеризуются повышенной частотой как цитогенетических нарушений, так и морфозов, связанных со снятием апикального доминирования.

Вывод. Повреждение излучением апикальных меристем хвойных растений в первые годы после аварии, когда они получили наиболее высокие поглощенные дозы, — наиболее вероятная причина повышенной частоты снятия апикального доминирования в исследованных популяциях красной японской сосны из зоны, подвергшейся радиоактивному загрязнению в результате аварии на АЭС «Фукусима».

Об авторах

Денис Владимирович Васильев

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение
«Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии»

Автор, ответственный за переписку.
Email: treworqwert@mail.ru

канд. биол. наук, старший научный сотрудник, лаборатория № 6

Россия, Обнинск

Станислав Алексеевич Гераськин

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение
«Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии»

Email: stgeraskin@gmail.com

д-р биол. наук, руководитель лаборатории № 6

Россия, Обнинск

Василий Иванович Йощенко

Институт радиоактивности окружающей среды, Университет Фукусимы

Email: r705@ipc.fukushima-u.ac.jp

канд. биол. наук, профессор проекта

Япония, г. Фукусима

Мария Александровна Лыченкова

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение
«Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии»

Email: lychenkovamariya@gmail.com

младший научный сотрудник лаборатории № 6

Россия, Обнинск

Кенджи Нанба

Институт радиоактивности окружающей среды, Университет Фукусимы

Email: nanba@sss.fukushima-u.ac.jp

канд. с.-х. наук, профессор, факультет наук о симбиотических системах

Япония, г. Фукусима

Список литературы

  1. Annual report 2011. World Trade Organization; 2011. 158 р. Available from: https://www.wto-ilibrary.org/the-wto/annual-report-2011_ 52320670-en.
  2. Garnier-Laplace J, Beaugelin-Seiller K, Della-Vedova C, et al. Radiological dose reconstruction for birds reconciles outcomes of Fukushima with knowledge of dose-effect relationships. Sci Rep. 2015;5:16594. https://doi.org/10.1038/srep16594.
  3. Horiguchi T, Yoshii H, Mizuno S, et al. Decline in intertidal biota after the 2011 Great East Japan earthquake and tsunami and the Fukushima nuclear disaster: field observations. Sci Rep. 2016;6:20416. https://doi.org/10.1038/srep20416.
  4. Okano T, Ishiniwa H, Onuma M, et al. Effects of environmental radiation on testes and spermatogenesis in wild large Japanese field mice (Apodemus speciosus) from Fukushima. Sci Rep. 2016;6:23601. https://doi.org/10.1038/srep23601.
  5. Otaki JM. Fukushima’s lessons from the blue butterfly: a risk assessment of the human living environment in the post-Fukushima era. Integr Environ Assess Manag. 2016;12(4):667-672. https://doi.org/10.1002/ieam.1828.
  6. Козубов Г.М., Таскаев А.И. Радиобиологические и радиоэкологические исследования древесных растений (по материалам 7-летних исследований в районене аварии на Чернобыльской АЭС). – СПб.: Наука, 1994. – 252 с. [Kozubov GM, Taskaev AI. Radiobiologicheskiye i radioekologicheskiye issledovaniya drevesnykh rasteniy (po materialam 7-letnikh issledovaniy v rayonene avarii na Chernobyl’skoy AES). Saint Petersburg: Nauka; 1994. 252 p. (In Russ.)]
  7. Гераськин С.А., Фесенко C.B., Алексахин P.M. Воздействие аварийного выброса Чернобыльской АЭС на биоту // Радиационная биология. Радиоэкология. – 2006. – Т. 46. – № 2. – С. 178–188. [Geras’kin SA, Fesenko SV, Aleksakhin RM. The effects of non-human species irradiation after the CHNPP accident. Radiation biology. Radioecology. 2006;46(2):178-188. (In Russ.)]
  8. Watanabe Y, Ichikawa S, Kubota M, et al. Morphological defects in native Japanese fir trees around the Fukushima Dai-Ichi nuclear power plant. Sci Rep. 2015;5:13232. https://doi.org/10.1038/srep13232.
  9. Yoschenko V, Nanba K, Yoshida S, et al. Morphological abnormalities in Japanese red pine (Pinus densiflora) at the territories contaminated as a result of the accident at Fukushima Dai-Ichi Nuclear power plant. J Environ Radioact. 2016;165:60-67. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2016.09.006.
  10. Гераськин С.А., Сарапульцева Е.И., ред. Биологический контроль окружающей среды: генетический мониторинг. – М.: Академия, 2010. – 206 с. [Geras’kin SA, Sarapultseva EI, eds. Biologicheskiy kontrol’ okruzhayushchey sredy: geneticheskiy monitoring. Moscow: Academy; 2010. 206 p. (In Russ.)]
  11. Geras’kin S, Volkova P, Vasiliyev D, et al. Scots pine as a promising indicator organism for biomonitoring of the polluted environment: a case study on chronically irradiated populations. Mutat Res. 2019;842:3-13. https://doi.org/10.1016/j.mrgentox.2018.12.011.
  12. ICRP Publication 108. Environmental protection: the concept and use of reference animals and plants. Ann ICRP. 2009:38(4-6):1-242.
  13. Kalaev VN, Butorina AK. Cytogenetic effect of radiation in seed of oak (Quercus robur L.) trees growing on sites contaminated by Сhernobyl fallout. Silvae Genetica. 2006;55(1-6):93-101. https://doi.org/10.1515/sg-2006-0014.
  14. Geras’kin SA, Kim JK, Oudalova AA, et al. Bio-monitoring the genotoxicity of populations of Scots pine in the vicinity of a radioactive waste storage facility. Mutat Res. 2005;583(1):55-66. https://doi.org/10.1016/j.mrgentox.2005.02. 003.
  15. Паушева З.П. Практикум по цитологии растений. – М.: Агропромиздат, 1988. – 272 с. [Pausheva ZP. Workshop on plant cytology. Moscow: Agropromizdat; 1988. 272 p. (In Russ.)]
  16. Бочков Н.П., Демин Ю.С., Лучник Н.В. Классификация и методы учета хромосомных аберраций в соматических клетках // Генетика. – 1972. – Т. 8. – № 5. – С. 133–141. [Bochkov NP, Demin YuS, Luchnik NV. Classification and methods of accounting for chromosomal aberrations in somatic cells. Genetics. 1972;8(5):133-141. (In Russ.)]
  17. Гераськин С.А., Фесенко С.В., Черняева Л.Г., Санжарова Н.И. Статистические методы анализа эмпирических распределений коэффициентов накопления радионуклидов растениями // Сельскохозяйственная биология. – 1994. – T. 29. – № 1. – С. 13–37. [Geras’kin SA, Fesenko SV, Chernyaeva LG, Sanzharova NI. Statistical methods for the analysis of empirical distributions of the coefficients of accumulation of radionuclides by plants. Agricultural Biology. 1994;29(1):13-37. (In Russ.)]
  18. Дикарев В.Г., Гераськин С.А., Дикарев А.В., Дикарева Н.С. Сравнительный анализ эффективности использования интеркалярных и апикальных меристем ячменя для биоиндикации генотоксического действия свинца // Экологическая генетика. – 2018. – Т. 16. – № 3. – С. 37–46. [Dikarev VG, Geras’kin SA, Dikarev AV, Dikareva NS. The comparative analysis of effectiveness of barley intercalar and apical meristems applying for bioindication of lead influence genotoxicity. Ecological genetics. 2018;16(3): 37-46. (In Russ.)]. https://doi.org/10.17816/ecogen16337-46.
  19. Гераськин С.А., Зимина Л.М., Дикарев В.Г., и др. Сравнительный анализ методами биоиндикации антропогенного загрязнения района расположения предприятия по переработке и хранению радиоактивных отходов и 30-км зоны ЧАЭС // Экология. – 2000. – № 4. – С. 300–303. [Geras’kin SA, Zimina LM, Dikarev VG, et al. Comparative analysis by methods of bioindication of anthropogenic pollution of the area where the enterprise for the processing and storage of radioactive waste and the 30-km zone of the Chernobyl nuclear power plant. Rus J Ecology. 2000;(4):300-303. (In Russ.)]. https://doi.org/10.1007/bf02764060.
  20. Фогель Ф., Мотульски А. Генетика человека. Т. 2. – М.: Мир, 1990. – 378 с. [Fogel F, Motul’ski A. Human genetics. Vol. 2. Moscow: Mir; 1990. 378 p. (In Russ.)]
  21. Streffer C, Bolt H, Follesdal D, et al. Low dose exposures in the environment. Dose-effect relations and risk evaluation. Berlin Heidelberg, Springer-Verlag; 2004. 476 p. https://doi.org/10.1007/978-3-662-08422-9_9.
  22. Гудков И.Н. Основы общей и сельскохозяйственной радиобиологии. – Киев: УСХА, 1991. – 328 с. [Gudkov IN. Fundamentals of general and agricultural radiobiology. Kiev: Publishing house of USKHA; 1991. 328 p. (In Russ.)]

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема района исследований. — места отбора проб. Обозначения в тексте

Скачать (257KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Аномалии митоза в интеркалярной меристеме хвои красной японской сосны: а — одиночный фрагмент; b — двойной фрагмент; c — отставание; d — одиночный мост; e — двойной мост; f — многополюсный митоз

Скачать (319KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Частота цитогенетических нарушений в популяциях красной японской сосны (настоящее исследование) и популяциях сосны обыкновенной из 30-километровой зоны ЧАЭС [19] и Брянской области [14]. Отличие от контроля статистически значимо: * p < 0,05

Скачать (65KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Спектр цитогенетических нарушений в популяциях красной японской сосны (настоящее исследование) и сосны обыкновенной из 30-километровой зоны ЧАЭС [19] и Брянской области [11]. f', m' — хроматидные (одиночные) фрагменты и мосты; f'', m'' — хромосомные (двойные) фрагменты и мосты; g — отставания хромосом; mp — многополюсные митозы. Отличие от контроля статистически значимо: * p < 0,05

Скачать (81KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Взаимосвязь частоты цитогенетических эффектов и нарушений апикального доминирования. По оси абсцисс группы деревьев: с нарушениями апикального доминирования (FA, AA, SA, TA, OA); восстановленные (FR, AR, SR, TR, OR); без морфозов (FN, AN, SN, TN, ON)

Скачать (44KB)
Метаданные

© ООО "Эко-вектор", 2021

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.
 


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах