Сравнительный анализ эффективности использования интеркалярных и апикальных меристем ячменя для биоиндикации генотоксического действия свинца

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В вегетационном опыте сопоставлена эффективность использования интеркалярной и апикальной меристем ярового ячменя для биоиндикации загрязнения почвы свинцом. Показано, что формы дозовых зависимостей для частоты аберрантных клеток в интеркалярной и апикальной меристемах в исследованном диапазоне концентраций свинца качественно совпадают, а митотический индекс меняется несущественно. Воздействие свинца приводит к возникновению цитогенетических аномалий, главным образом связанных с повреждением веретена деления. Показана чувствительность и информативность апикальной и интеркалярной меристем в качестве тест-систем для оценки воздействия тяжелых металлов на сельскохозяйственные растения. Для мониторинга действия тяжелых металлов предпочтительно использовать интеркалярные меристемы, как более чувствительные; а для прогноза продуктивности — апикальные. Полученные данные позволяют рекомендовать использование цитогенетического анализа образовательных тканей растений в качестве надежного и информативного инструмента для оценки последствий техногенного загрязнения аграрных экосистем и исследования механизмов устойчивости живых объектов к повреждающим факторам среды.

Об авторах

Владимир Григорьевич Дикарев

Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии

Email: ar.djuna@yandex.ru

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

Россия, 249032, Калужская область, г. Обнинск, Киевское шоссе, 109 км

Станислав Алексеевич Гераськин

Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии

Email: st.geraskin@gmail.com

д-р биол. наук, профессор, заведующий, лаборатория № 6

Россия, 249032, Калужская область, г. Обнинск, Киевское шоссе, 109 км

Алексей Владимирович Дикарев

Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии

Автор, ответственный за переписку.
Email: ar.djuna@yandex.ru

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

Россия, 249032, Калужская область, г. Обнинск, Киевское шоссе, 109 км

Нина Сергеевна Дикарева

Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии

Email: ar.djuna@yandex.ru

канд. с.-х. наук, научный сотрудник, лаборатория № 6

Россия, 249032, Калужская область, г. Обнинск, Киевское шоссе, 109 км

Список литературы

  1. Eick MJ, Peak JD, Brady PV, Pesek JD. Kinetics of Lead Adsorption/Desorption on Goethite: Residence Time Effect. Soil Science. 1999;164(1):28-39. doi: 10.1097/00010694-199901000-00005.
  2. Angelon M, Bini С. Trace elements concentrations in soils and plants of western Europe. In: Biogeochemistry of Trace Metals. Ed by D.C. Adriano. London: Lewis Publishers, Boca Raton; 1992. P. 19-60.
  3. Гераськин С.А., Сарапульцева Е.И. Биологический контроль окружающей среды. Генетический мониторинг. – М.: Академия, 2010. [Geras’kin SA, Sarapul’tseva EI. Biologicheskiy kontrol’ okruzhayushchey sredy. Geneticheskiy monitoring. Moscow: Akademiya; 2010. (In Russ.)]
  4. Журбицкий З.И. Теория и практика вегетационного метода. – М.: Наука, 1968. [Zhurbitskiy ZI. Teoriya i praktika vegetatsionnogo metoda. Moscow: Nauka; 1968. (In Russ.)]
  5. Тюрин И.В. Агрохимические методы исследования почв. – М.: Наука, 1975. [Tyurin IV. Agrokhimicheskie metody issledovaniya pochv. Moscow: Nauka; 1975. (In Russ.)]
  6. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. – М.: Издательство МГУ, 1970. [Arinushkina EV. Rukovodstvo po khimicheskomu analizu pochv. Moscow: Izdatel’stvo MGU; 1970. (In Russ.)]
  7. Паушева З.П. Практикум по цитологии растений. – М.: Колос, 1974. [Pausheva ZP. Praktikum po tsitologii rasteniy. Moscow: Kolos; 1974. (In Russ.)]
  8. Leme DM, Marin-Morales MA. Allium cepa test in environmental monitoring: A review on its application. Mutation Research/Reviews in Mutation Research. 2009;682(1):71-81. doi: 10.1016/j.mrrev.2009.06.002.
  9. Атабекова А.И., Устинова Е.И. Цитология растений. – М.: Агропромиздат, 1987. [Atabekova AI, Ustinova EI. Tsitologiya rasteniy. Moscow: Agropromizdat; 1987. (In Russ.)]
  10. Алов И.А. Цитофизиология и патология митоза. – М.: Медицина, 1972. [Alov IA. Tsitofiziologiya i patologiya mitoza. Moscow: Meditsina; 1972. (In Russ.)]
  11. Дикарев А.В., Дикарев В.Г., Дикарева Н.С. Сравнительный анализ частоты цитогенетических эффектов в апикальной меристеме корешков проростков сортов ярового ячменя (Hordeum vulgare L.), контрастных по устойчивости к свинцу // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. – 2016. – Т. 177. – № 1. – С. 52–68. [Dikarev AV, Dikarev VG, Dikareva NS. Comparative analysis of the frequency of cytogenetic abnormalies in the root apical meristem of spring barley (Hordeum vulgare L.) cultivae seedlings, contrasting in their lead tolerance. Proceedings on Applied Botany, Genetics and Bree ding. 2016;177(1):52-68. (In Russ.)]
  12. Гераськин С.А., Дикарев В.Г., Дикарева Н.С., Удалова А.А. Влияние раздельного действия ионизирующего излучения и солей тяжелых металлов на частоту хромосомных аберраций в листовой меристеме ярового ячменя // Генетика. – 1996. – Т. 32. – № 2. – С. 272–278. [Geras’kin SA, Dikarev VG, Dikareva NS, Udalova AA. Effect of ionizing irradiation or heavy metals on the frequency of chromosome aberrations in spring barley leaf meristem. Russian journal of genetics. 1996;32(2):272-278. (In Russ.)]
  13. Ибрагимова Э.Э. Митотическая активность клеток корневой меристемы Allium cepa L. при совместном действии пестицидов и тяжелых металлов // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского. Серия «Биология. Химия». – 2014. – Т. 27. – № 1. – С. 56–63. [Ibragimova EE. Mitotical activity of cells of root meristems of Allium cepa L. at the united action of pesticides and heavy metals. Scientific Notes of Taurida V.I. Vernadsky National University. Series: Biology, Chemistry. 2014;27(1):56-63. (In Russ.)]
  14. Gears’kin SA, Evseeva T, Oudalova A. Plants as a tool for the environmental health assessment. In: Encyclopedia of Environmental Health. Ed by J.O. Nriagu. Burlington: Elsevier; 2011. P. 571-579. doi: 10.1016/b978-0-444-52272-6.00612-7.
  15. Гераськин С.А. Концепция биологического действия малых доз ионизирующего излучения на клетки // Радиационная биология. Радиоэкология. – 1995. – Т. 35. – № 5. – С. 571–580. [Geras’kin SA. The conception of biological influence of low doses of ionizing radiation at cells. Radiation biology, radioeco logy. 1995;35(5):571-580. (In Russ.)]
  16. Гераськин С.А., Дикарев В.Г., Дикарева Н.С., Удалова А.А. Закономерности индукции малыми дозами ионизирующего излучения цитогенетических повреждений в корневой меристеме проростков ячменя // Радиационная биология. Радиоэкология. – 1999. – Т. 39. – № 4. – С. 373–383. [Geras’kin SA, Di karev VG, Dikareva NS, Udalova A.A. A consistent pattern of cytogenetic breaches induction by low doses of ionizing radiation at root meristem of barley seedlings. Radiation biology, radioecology. 1999;39(4):373-383. (In Russ.)]
  17. Geras’kin SA, Oudalova AA, Kim JK, et al. Cytogenetic effect of low dose γ-radiation in Hordeum vulgare seedlings: non-linear dose–effect relationship. Radiat Environ Biophys. 2007;46(1):85-85. doi: 10.1007/s00411-007-0094-3.
  18. Дикарев А.В., Дикарев В.Г., Дикарева Н.С. Влияние нитрата свинца на морфологические и цитогенетические показатели растений ярового двурядного ячменя (Hordeum vulgare L.) // Агрохимия. – 2014. – № 7. – С. 45–52. [Dikarev AV, Di karev VG, Dikareva NS. Effect of lead nitrate on the morphological and cytogenetic parameters of spring two-row barley (Hordeum vulgare L.). Agrokhimiya. 2014;(7):45-52. (In Russ.)]
  19. Antosiewicz D, Wierzbicka M. Localization of lead in Allium cepa L. cells by electron microscopy. J Microsc. 1999;195(2):139-146. doi: 10.1046/j.1365-2818.1999.00492.x.
  20. Marco C, Angelo P. Effetti differnti su mitosi vegeli di radiazioni di diversa energia. Radiobiol Latina. 1961;4(2):89.
  21. Nakanishi YH, Kato H. Unusual Movement of the Daughter Chromosome Group in Telophasic Cells Following the Exposure to Ultraviolet Microbeam Irradiation. Cytologia. 1965;30(2):213-221. doi: 10.1508/cytologia.30.213.
  22. Алексеева-Попова Н.В. Клеточно-молекулярные механизмы металлоустойчивости растений. Устойчивость к тяжелым металлам дикорастущих видов. – Л.: Ботанический институт им. В.Л. Комарова, 1991. [Alekseeva-Popova NV. Kletochno-molekulyarnye mekhanizmy metalloustoychivosti rasteniy. Ustoychivost’ k tyazhelym metallam dikorastuschikh vidov. Leningrad: Botanicheskiy Institut im. V.L. Komarova; 1991. (In Russ.)]
  23. Блюмкин В.Н., Жданов В.М., Шубладзе А.К. Влияние некоторых вирусов на митотический режим клеточных культур // Материалы конференции по патологии клетки. – М.: Мир, 1967. [Blyumkin VN, Zhdanov VM, Shubladze AK. Vliyanie nekotorykh virusov na mitoticheskiy rezhim kletochnykh kul’tur. In: Materialy konferentsii po patologii kletki. Moscow: Mir; 1967. (In Russ.)]
  24. Moorhead PS, Saksela E. The Sequence of Chromosome Aberrations during Sv 40 Transformation of a Human Diploid Cell Strain1. Hereditas. 2009;52(3):271-284. doi: 10.1111/j.1601-5223.1965.tb01960.x.
  25. Cooper E, Black P. Cytogenetic studies of hamster kidney cell cultures transformed by the simian vacuola ting virus (SV40). J Natl Cancer Inst. 1963;30(5):1015. doi: 10.1093/jnci/30.5.1015.
  26. Aula P, Saksela E. Early Morphology of the Chromosome Damage Induced by Sendai Virus. Hereditas. 2009;55(2-3):362-366. doi: 10.1111/j.1601-5223.1966.tb02055.x.
  27. Nichols WW, Levan A, Aula P, Norrby E. Chromosome Damage Associated with the Measles Virus in Vitro. Hereditas. 2009;54(1):101-118. doi: 10.1111/j.1601-5223.1965.tb02008.x.
  28. Полесская О.Г. Растительная клетка и активные формы кислорода. – М.: Университет, 2007. [Polesskaya OG. Rastitel’naya kletka i aktivnye formy kisloroda. Moscow: Universitet; 2007. (In Russ.)]
  29. Martinez-Pico LM, Duncan RE. The Structural Chromosome Aberrations Produced By 5-Aminouracil and Their Prevention by an Additional Thymine Source. Cytologia. 1955;20(4):378-391. doi: 10.1508/cytologia.20.378.
  30. Deysson M. Action de la saponine A du Sapindus Mukurossi Gaertn. Sur la division des cellules végétales. Bulletin de la Société Botanique de France. 2014;97(7-9):190-191. doi: 10.1080/00378941.1950.10834806.
  31. Шахова И.К. Возникновение мутаций и обмен веществ // Успехи современной биологии. – 1965. – Т. 60. – № 1. – С. 4. [Shakhova IK. Vozniknovenie mutatsiy i obmen veschestv. Advances in modern bio logy. 1965;60(1):4. (In Russ.)]
  32. Феник С.И., Трофимяк Т.Б., Блюм Я.Б. Механизмы формирования устойчивости растений к тяжелым металлам // Успехи современной биологии. – 1995. – Т. 115. – № 3. – С. 261–276. [Fenik SI, Trofimyak TB, Blyum YB. Mekhanizmy formirovaniya ustoychivosti rasteniy k tyazhelym metallam. Advances in modern biology. 1995;115(3):261-276. (In Russ.)]
  33. Бизеле Дж. Индукция химическими веществами аномальных митозов, имитирующих митозы в раковых клетках. Генетика рака. – М.: Наука, 1961. [Bizele J. Indukciya himicheskimi veschestvami anomal’nyh mitozov, imitiruyuschih mitozy v rakovyh kletkah. Genetika raka. Moscow: Nauka; 1961. (In Russ.)]
  34. Леван А., Бизеле Дж. Изучение роли хромосом в канцерогенезе. Генетика рака. – М.: Наука, 1961. – 273 с. [Levan A, Bizele J. Izuchenie roli khromosom v kantserogeneze. Genetika raka. Moscow: Nauka; 1961. 273 p. (In Russ.)]

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рисунок 1А
Скачать (449KB)
Метаданные
3. Рисунок 1Б
Скачать (385KB)
Метаданные
4. Таблица 1
Скачать (48KB)
Метаданные
5. Таблица 2
Скачать (45KB)
Метаданные
6. Таблица 3
Скачать (35KB)
Метаданные
7. Таблица 4
Скачать (30KB)
Метаданные
8. Сведения об авторах
Скачать (45KB)
Метаданные
9. Ответы рецензенту 1
Скачать (34KB)
Метаданные
10. Ответы рецензенту 2
Скачать (32KB)
Метаданные
11. рисунок 1В
Скачать (200KB)
Метаданные
12. рисунок 1Г
Скачать (161KB)
Метаданные
13. рисунок 2
Скачать (30KB)
Метаданные
14. рисунок 3
Скачать (27KB)
Метаданные
15. ДикаревЛит1Проверено
Скачать (27KB)
Метаданные
16. Рис. 1. Нетипичные разновидности цитогенетических аномалий: a — неправильное расхождение хромосом; b — патологическая анафаза; c — слипание хромосом; d — нерасхождение хромосом

Скачать (292KB)
Метаданные
17. Рис. 2. Частота клеток с аберрациями в интеркалярной и апикальной меристемах в зависимости от содержания свинца в почве (на левой оси ординат представлены значения ЧАК — частоты аберрантных клеток — в интеркалярной меристеме, на правой — в апикальной)

Скачать (58KB)
Метаданные
18. Рис. 3. Изменение митотического индекса (МИ) в интеркалярной и апикальной меристемах ячменя в зависимости от содержания свинца в почве

Скачать (50KB)
Метаданные

© Дикарев В.Г., Гераськин С.А., Дикарев А.В., Дикарева Н.С., 2018

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