У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.net

реферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук КИЇВ ~2

Работа добавлена на сайт samzan.net: 2016-03-30

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Имя

Выберите тип работы:

Принимаю Политику конфиденциальности

Скидка 25% при заказе до 10.4.2025

КИЇВСЬКИЙ УНІВЕРСИТЕТУ ІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

ЛАЗАРЕНКО Лариса Михайлівна

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

КИЇВ – 1999

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Київському університеті імені Тараса Шевченка

Науковий керівник

доктор біологічних наук, професор Демідов Сергій Вікторович, Київський університет імені Тараса Шевченка, завідуючий кафедрою загальної та молекулярної генетики

Офіційні опоненти:

доктор медичних наук, професор Бариляк Ігор Романович, Український науковий центр медичної генетики МОЗ і НАН України, директор

кандидат медичних наук Кравчук Олександр Павлович, НДІ екогігієни і токсикології ім. Л.І. Медведя МОЗ України, завідувач лабораторією мутагенезу

Провідна установа:

Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України, відділ цитофізіології та генетичної інженерії, м. Київ – 143, вул. Заболотного, 148

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.

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.

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).

Рис. 1. Вікова динаміка частоти аберантих анафаз у насінні A. fistulosum L. 1994 р.

Рис. 2. Вікова динаміка частоти аберантих анафаз у насінні A. fistulosum L. 1995 р. -А

Рис. 3. Вікова динаміка частоти аберантих анафаз у насінні A. fistulosum L. 1995 - В

Рис. 4. Вікова динаміка частоти аберантих анафаз у насінні A. fistulosum L. 1995 -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.

Рис.5. Хромосомні аберації в клітинах кореневої меристеми Allium fistulosum L. : а – анафаза з подвійним мостом; б – анафаза з кільцем та множинними фрагментами й мостами. Фарбування ацетоорсеїном. Зб. ок. 10, об. 40.

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).

Рис.6. Цитогенетичний ефект промивки насіння батуна: 2 – перманганатом калію (0,05 %); 3 – дистильованою водою; 4 – бікарбанатом натрію (0,03 %); 1 - насіння непромите.

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 %.

Рис. 7. Зміни частоти аберантних анафаз у насінні 1990 р. протягом 2-го року зберігання.

Рис. 8. Утворення ЧАА у насінні 1990 р. протягом року після промивки перманганатом калію (0,05 %)

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

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).

Рис. 9. Хромосомні аберації в клітинах кореневої меристеми Allium fistulosum L. при пророщуванні насіння у формальдегіді (0,00004%): а – анафаза з двома фрагментами; б – анафаза з абераціями невизначеного типу й категорій.

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.

Рис. 10. Вплив формальдегіду на утворення хромосомних аберацій в клітинах батуна непромитого (1) та промитого перманганатом калію (2,3,4) насіння. А – дистилят; В – формальдегід.

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, %

Дистилят

Формальдегід

780

790

2,830,61

4,05 0,62

1,45

Дистилят

Формальдегід

544

532

2,210,60

3,200,74

0,66

Дистилят

Формальдегід

613

344

4,080,79

5,521,28

0,75

Дистилят

Формальдегід

473

653

10,361,38

15,931,43

11,5

Дистилят

Формальдегід

495

290

7,471,15

13,101,97

6,07

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, %

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.

ПЕРЕЛІК ПУБЛІКАЦІЙ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Лазаренко Л.М. Цитогенетична оцінка мутабільності Allium fistulosum L. (Liliacea, Magnoliophyta) при старінні насіння. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук зі спеціальності 14.03.09 – гістологія, цитологія, ембріологія. Київський університет імені Тараса Шевченка, Київ, 1999.

Дисертацію присвячено цитогенетичним особливостям вікової динаміки мутабільності кореневої меристеми Allium fistulosum L . Досліджено зміни цитогенетичних показників при старінні насіння різних партій та під впливом формальдегіду, рибофлавіну й тимогену. Показано. що швидкість вікової динаміки мутабільності клітин, яка дорівнює коефіцієнту регресії частоти аберантних анафаз за віком, у насінні різних партій – різна і визначає чутливість клітин до пошкоджуючого впливу формальдегіду та високих концентрацій біологічно активних речовин. При високій швидкості вікові зміни частоти аберантних анафаз у A. fistulosum L. мають характер нерівномірно наростаючих коливань. Досліджено динаміку частоти аберантних анафаз при старінні насіння A. fistulosum L. , обробленого перманганатом калію. Встановлено наявність у насіннєвій шкірці речовин, які до певного часу не являються аутомутагенами, а набувають мутагенної активності згодом, при старінні насіння. Встановлені особливості слід враховувати при використанні A. fistulosum L. як тест-об'єкту.

Ключові слова: мутабільність, вікова динаміка, клітини кореневої меристеми, Allium fistulosum L., аберації хромосом , формальдегід, рибофлавін, тимоген.

Лазаренко Л.М. Цитогенетическая оценка мутабильности Allium fistulosum L. (Liliacea, Magnoliophyta) при старении семян. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 14.03.09 – гистология, цитология, эмбриология. Киевский университет имени Тараса Шевченко, Киев, 1999.

Диссертация посвящена цитогенетическим особенностям возрастной динамики мутабильности клеток корневой меристемы Allium fistulosum L. Исследованы изменения цитогенетических показателей мутабильности при старении семян в течение длительного времени и под влиянием формальдегида, рибофлавина и тимогена.

Проведен сравнительный анализ возрастной динамики спонтанной мутабильности в генетически однородных семенах разных партий: полученных в одних и тех же географических условиях в разные годы (1994 и 1995) и в семенах, полученных в одном году (1995) в разных географических условиях. Установлено, что скорость мутационного процесса в клетках генетически однородных семян разных партий – различна. Возрастная динамика мутабильности имеет характер неравномерно нарастающих колебаний, что особенно заметно при высокой скорости нарастания частоты аберрантных анафаз. Средняя скорость мутационного процесса по частоте аберрантных анафаз равна коэффициенту регрессии b ЧАА по возрасту семян. Предложена классификация скорости нарастания мутабильности клеток по частоте аберрантных анафаз, согласно которой низкая скорость – при b = 0 – 0,3; средняя при b = 0,3 – 0,7; высокая скорость – при b = 0,7 –1,0 и выше (по абсолютной величине).

Проведен сравнительный анализ возрастной динамики мутабильности клеток по частоте аберрантных анафаз в семенах, обработанных и необработанных перманганатом калия (0,05%). В семенах 1990 г., обработанных на 27-м месяце хранения, антимутагенный эффект обнаружен немедленно, что может свидетельствовать о наличии в семенной кожуре на момент промывки веществ с мутагенной активностью (аутомутагенов). В семенах другой партии (1994 г.), обработанных в 1.5 и на 9-ом месяце хранения, антимутагенный эффект обнаружился на 18-том месяце хранения семян. Похоже, до определенного возраста семян аутомутагены на поверхности семенной кожуры отсутствуют, поскольку частота аберрантных анафаз промытых перманганатом калия семенах не отличается от таковой в непромытых на протяжении некоторого времени. Или же удаленные вещества на время промывки, а также в течение некоторого времени не имели мутагенной активности, следовательно, не были еще аутомутагенами. И лишь со временем, по мере метаболических преобразований, эти вещества – "проаутомутагены", приобретают мутагенную активность, превращаясь в аутомутагены.

Установлено, что скорость возрастных изменений спонтанной мутабильности определяет чувствительность клеток корневой меристемы Allium fistulosum L. к повреждающим воздействиям. Так, при высоких значениях коэффициента регрессии b (b1990= 0,72; b1994=0,63; b1995-B=0,84) клетки даже молодых семян чувствительны к мутагенному влиянию формальдегида (0,00004 %). В то время как при низкой и средней скорости нарастания частоты аберратных анафаз (b1995-А= 0,46; b1995-С=0,22 та b1994(3)=0,25) мутагенный эффект формальдегида не наблюдался.

Изучение влияния биологически активных веществ на образование хромосомных аберраций показало, что чувствительность клеток корневой меристемы A. fistulosum L. к воздействию рибофлавина и тимогена зависит от условий их действия, а именно: от концентрации упомянутых веществ, от возраста семян, а также от наличия мутагенного влияния формальдегида. Так, на фоне спонтанного мутагенеза высокие концентрации рибофлавина и тимогена оказывали мутагенный эффект, статистически достоверно индуцируя образование хромосомных аберраций в меристемных клетках немолодых семян. Клетки молодых семян A. fistulosum L. оказались нечувствительными к концентрациям рибофлавина и тимогена, эффективным по отношению к клеткам старых семян. При наличии мутагенного влияния формальдегида (0,00004 %) изученные биологически активные вещества оказали генопротекторное воздействие на клетки корневой меристемы немолодых семян.

Установленные особенности возрастной динамики цитогенетических показателей мутабильности клеток корневой меристемы A. fistulosum L. необходимо учитывать при использовании батуна в качестве тест-объекта.

Ключевые слова: мутабильность, возрастная динамика, клетки корневой меристемы, Allium fistulosum L., аберрации хромосом, формальдегид, рибофлавин, тимоген.

Lazarenko L.M. Cytogenetical evaluation of mutability of Allium fistulosum L. (Liliacea, Magnoliophyta) during aging of seeds. - Manuscript.

Thesis for a candidate’s degree in biology by speciality 14.03.09 - histology, cytology, embryology. - Taras Shevchenko Kyiv University, Kyiv, 1999.

The object of our study was the age-related dinamics of spontaneous mutability of meristemal cells in seeds of welsh onion (Allium fistulosum L.). We studied dependence of spontaneous level of chromosomal aberrations in cells of welsh onion on conditions and term of keeping of seeds. Spontaneous and formaldehyde induced level of mutagenesis, influence of riboflavin and timogen on spontaneous and formaldehyde induced frequency of aberration’s anaphases in meristemal cells was studied.

Our research have shown different age-related dynamics of mutability of cells in seeds of different origine. Age-related dinamics of spontaneous mutability of cells of A. fistulosum L. increases with. A sensitiveness of cells to the damaging influences is dependent on the speed of age-related dinamics of spontaneous mutability.

Key words: mutability, age-related dynamics, meristemal cells, Allium fistulosum L., chromosomal aberrations, formaldehyde, riboflavin, timogen.

1. Тема- Расчет внутреннего освещения 7
2. Эстетика Общее количество часов ~ 48 часов В том числе- Лекций ~36 Самостоятельная работа 12
3. . ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ ИСТОРИЧЕСКОЙ НАУКИ Информационная познавательная ~ информационное пространство много
4. Современная психопедагогика и спорт
5. узким вследствие не соответствия размеров таза и головки плода
6. Аналіз стану електронної торгівлі в агропромисловому комплексі України
7. насосах для жидкости.
8. Лабораторная работа Разработка классного часа
9. Система игр по развитию речи детей младшей группы
10. соотношения сил между синими и белыми воротничками

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе