ВОЗДЕЙСТВИЕ  ЛЕГКИХ  УГЛЕВОДОРОДОВ  НА  ВЫСОКОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ  РАСТИТЕЛЬНЫЙ  ТЕСТ-ОБЪЕКТ  TRADESCANTIA  (CLON  02)

Аниськина  Мария  Валерьевна

канд.  биол.  наук,  доцент  кафедры  экологии  Сыктывкарского  государственного  университета,  РФ,  г.  Сыктывкар

E-mail:  m_aniskina@rambler.ru

THE  ACTION  OF  LIGHT  HYDROCARBONS  ON  HIGHLY  SENSITIVE  BIOINDICATORPLANT  TRADESCANTIA  (CLON  02)

Maria  Aniskinа

candidate  of  Science,  Associate  Professor,  Department  of  Ecology  of  Syktyvkar  State  University,  Russia,  Syktyvkar

АННОТАЦИЯ

В  работе  была  произведена  оценка  генотоксичности  почвы,  загрязненной  продуктами  переработки  нефти.  В  качестве  загрязняющего  вещества  был  взят  автомобильный  бензин  (АИ-76).  В  ходе  исследования  было  обнаружено,  что  бензин  оказывает  мутагенное,  генотоксическое  и  тератогенное  действие  на  волоски  тычиночных  нитей  традесканции  (клон  02).

ABSTRACT

In  this  study  we  evaluated  the  genotoxicity  of  soil  that  was  contaminated  with  petroleum  products.  As  the  pollutant  was  taken  gasoline  (RON  76).  The  study  found  that  gasoline  has  mutagenic,  genotoxic  and  teratogenic  effects  on  the  hair  filaments  Tradescantia  (clone  02).

Ключевые  слова:  нефть;  бензин;  традесканция  (клон  02);  генотоксичность.

Keywords:  oil,  gasoline;  tradescantia  (clone  02);  genotoxicity.

Среди  современных  проблем  человечества  в  последние  десятилетия  все  чаще  особое  внимание  уделяется  состоянию  окружающей  природной  среды.  Происходит  повсеместное  загрязнение  среды  обитания  различными  мутагенными  веществами,  истощение  природных  ресурсов  и  преобразование  ландшафтов,  использование  новых  технологий  и  химических  соединений  инициирует  процессы  разрушения  природы.  Бензины  принадлежат  к  наиболее  многотоннажным  и  летучим  нефтепродуктам,  поэтому  значителен  вклад  составляющих  их  углеводородов  в  загрязнение  окружающей  среды.  Источниками  поступления  бензинов  в  окружающую  среду  являются  процессы  их  получения,  хранения  и  транспортировки.  При  попадании  в  почву  бензин  мигрирует  в  приземный  слой  воздуха,  и  интенсивность  этого  процесса  возрастает  с  повышением  температуры.  Также  происходит  транслокация  бензина  из  почвы  в  растения.  При  наличии  постоянного  источника  загрязнения  бензин  может  накапливаться  в  почве.

Цель  нашего  исследования  заключалась  в  оценке  генотоксичности  почв,  загрязненной  продуктами  переработки  нефти  при  помощи  растительного  тест-объекта  Tradescantia  (clon  02).  В  качестве  загрязняющего  вещества  был  взят  автомобильный  бензин  (АИ-76),  который  представляет  собой  смесь  бензиновых  фракций  прямой  гонки,  а  также  термического  и  каталитического  крекинга.  Бензин  добавлялся  в  стандартную  почвенную  смесь  из  расчета  на  100  г  сухого  веса  почвы.

Традесканция  (клон  02),  наиболее  часто  используемая  в  целях  оценки  мутагенных  воздействий  химических  и  физических  факторов,  была  получена  из  природной  популяции.  Она  является  гибридом  между  T.occidentales  Pritton  ex.  Rydb.  и  T.ohiensis  Raf.,  гетерозиготным  по  окраске  цветка  [4,  с.  159]. 

Волоски  тычиночных  нитей  в  бутонах,  в  которых  происходит  активное  деление  клеток,  являются  наиболее  чувствительной  стадией  для  возникновения  мутаций  [2,  с.  7].

Голубая  окраска  клеток  цветка  является  доминантной,  а  розовая  —  рецессивной.  Изменение  голубой  окраски  клеток  волосков  тычиночных  нитей  на  розовую  рассматривается  как  фенотипическое  проявление  генной  мутации  в  гетерозиготных  по  окраске  клетках.

В  ряде  исследований  по  радиационному  и  химическому  мутагенезу  было  установлено,  что  соматические  клетки  волосков  тычиночных  нитей  традесканции  близки  по  чувствительности  клеткам  животных  организмов  в  отношении  потери  репродуктивной  способности,  а  по  критерию  «частота  соматических  мутаций»  даже  превосходят  их  [3,  с.  32].  Генетическая  изменчивость  традесканции  минимальна,  так  как  растения  представляют  собой  вегетативно  размножающийся  клон. 

Традесканция  (клон  02)  —  удобный  объект  для  изучения  действия  низких  доз  (концентраций)  факторов  разной  природы  [1,  с.  10].  Возможность  применения  данного  тест-объекта  и  точность  данных  о  загрязнении  окружающей  среды,  получаемых  с  его  помощью,  официально  подтверждены  многими  ведущими  лабораториями  мира.

Растения  традесканции  (клон  02),  несущие  молодые  соцветия  на  одинаковой  стадии  развития,  выращивали  в  лабораторных  условиях  на  почве,  загрязненной  бензином  в  концентрациях  от  0,1  до  5,0  %.

По  мере  появления  цветков,  начиная  с  4-го  по  50-й  день  после  пересаживания,  волоски  тычиночных  нитей  традесканции  ежедневно  исследовали  на  частоту  соматических  мутаций  по  критерию  изменения  доминантной  голубой  окраски  на  рецессивную  розовую.  Наряду  с  этим  вели  учет  морфологических  аномалий:  гигантские  и  карликовые  клетки,  разветвления  и  изгибы  волосков.  Белые  мутантные  события  и  угнетение  клеточного  деления  учитывали  отдельно.

В  таблице  1  представлены  результаты  по  уровню  нарушений  в  волосках  тычиночных  нитей  традесканции  (клон  02).

Частота  соматических  мутаций  изменялась  в  пределах  от  0  до  0,29  %,  в  контроле  она  составила  0,08  %.  В  вариантах,  загрязненных  бензином  в  концентрациях  от  0,1  до  1,5  %  частота  соматических  мутаций  возрастает  в  1,5—2,5  раза  по  сравнению  с  контролем,  а  при  концентрации  2,5  %  резко  снижается.  В  связи  с  этим  для  данной  концентрации  был  проведен  повторный  эксперимент,  частота  соматических  мутаций  в  котором  оказалась  также  ниже  контрольного  уровня.  Далее,  при  концентрации  3,5  %  и  5  %  частота  розовых  клеток  вновь  возрастает,  достигая  0,29  %,  что  в  3,5  раза  достоверно  выше  контроля  (p<0,05).

Таблица  1.

Уровень  нарушений  в  волосках  тычиночных  нитей  традесканции  (клон  02)

*  Различия  с  контролем  достоверны  (по  критерию  Стьюдента),  (p<0,05)

Возможно,  что  такая  нелинейная  зависимость,  описываемая  уравнением  четвертой  степени  (R²=0,76),  связана  с  изменением  характера  адаптивного  ответа  клеток.  При  концентрации  бензина  около  2,5  %  происходит  индукция  процессов  адаптивного  ответа,  усиливаются  защитные  механизмы  клеток,  происходит  репарация  повреждений.  Все  это  приводит  к  снижению  уровня  соматических  мутаций.  При  повышении  концентрации  бензина  защитные  механизмы  клеток  уже  не  справляются  со  всеми  повреждениями,  и  число  соматических  мутаций  растет,  что  говорит  о  мутагенном  действии  бензина.

Частота  белых  мутантных  событий  варьировала  от  0,05  %  до  0,42  %.  В  контроле  она  составила  0,05  %,  а  во  всех  загрязненных  бензином  вариантах  в  4—8  раз  достоверно  выше  контроля  (p<0,05),  что  также  свидетельствует  о  мутагенном  действии  бензина.  Описывается  зависимость  уравнением  четвертой  степени  с  R²=0,63.

Частота  угнетения  клеточного  деления  наибольшей  и  достоверно  выше  контроля  (p<0,05)  оказалась  в  вариантах  с  концентрацией  бензина  0,1;  0,3  и  1  %,  что  указывает  на  выраженный  генотоксический  эффект  бензина  при  этих  концентрациях.

Уровень  морфологических  аномалий  во  всех  загрязненных  бензином  вариантах  достоверно  выше  контроля  (p<0,05)  (таблица  2).  Зависимость  выхода  аномалий  от  концентрации  бензина  нелинейная,  описывается  уравнением  третьей  степени  (R²=0,71).  Основной  вклад  в  морфологические  аномалии  вносят  изгибы  и  гигантские  клетки,  частота  которых  также  достоверно  выше  контроля  (p<0,05)  во  всех  загрязненных  вариантах.

Таблица  2.

Частота  морфологических  аномалий  в  волосках  тычиночных  нитей  традесканции  (клон  02)

*  Различия  с  контролем  достоверны  (по  критерию  Стьюдента)  (p<0,05)

Таким  образом,  при  исследовании  частоты  нарушений  в  волосках  тычиночных  нитей  традесканции  (клон  02),  можно  отметить  мутагенное,  генотоксическое  и  тератогенное  действие  бензина.  Обнаружено,  что  выход  выявляемых  нарушений  имеет  нелинейную  зависимость  от  степени  загрязнения.  Повышение  частоты  соматических  мутаций  и  угнетения  клеточного  деления  в  концентрациях  до  1,5  %  указывает  на  большую  генотоксичность  этих  доз.

Список  литературы:

1. Аниськина  М.В.,  Влияние  нефтяного  загрязнения  почвы  на  уровень  нарушений  в  волосках  тычиночных  нитей  традесканции  (клон  02)  //  Актуальные  проблемы  биологии  и  экологии:  материалы  докл.  X  междунар.  науч.  конф.  Сыктывкар,  2003  —  С.  10—11. 
2. Аниськина  М.В.  Мутагенный  и  токсический  эффекты  у  растений  Tradescantia  (clone  02)  и  Arabidopsis  thaliana  (L.)  Heynh.,  индуцированные  нефтью  и  нефтепродуктами:  Автореф.  дис.  канд.  биол.  наук.  Сыктывкар,  2006.  —  20  с.
3. Ma  T.H.,  Kong  M.S.  Genotoxicity  of  contaminated  soil  and  well  water  detected  by  plant  bioassays  //  (Abstr.  28th  Annu.  Meet.  Environ.  Mutagen  Soc.,  Minneapolis,  Min.,  Apr.  19-23,  1997)  /  Environ.  And  Mol.  Mutagenes  —  1997.  —  Vol.  29,  —  №  28  —  P.  32.
4. Underbrink  A.G.,  Schaires  L.A.  and  Sparrow  A.H.  Tradescantia  Stamen  Hairs:  A  radiobiological  test  system  applicable  to  chemical  mutagenesis  //  Chemical  mutagenesis:  Principles  and  Methods  for  their  detections.  —  1973.  —  Vol.  3,  —  №  4  —  P.  159—175.