Биоиндикация качества окружающей среды на основе мутационной и модификационной изменчивости растений

В условиях модельных экспериментов установлено, что повреждение генетических структур химическими токсикантами вызывает, наряду c хромосомными мутациями, увеличение флюктуирующей асимметрии билатерально представленных признаков в листьях растений как результат нарушения регуляционных функций генетич...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Published in:	Цитология и генетика
Date:	2009
Main Author:	Мамедова, А.О.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України 2009
Subjects:	Оригинальные работы
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/66634
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Биоиндикация качества окружающей среды на основе мутационной и модификационной изменчивости растений / А.О. Мамедова // Цитология и генетика. — 2009. — Т. 43, № 2. — С. 61-64. — Бібліогр.: 15 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-66634
record_format	dspace
spelling	Мамедова, А.О. 2014-07-19T15:28:01Z 2014-07-19T15:28:01Z 2009 Биоиндикация качества окружающей среды на основе мутационной и модификационной изменчивости растений / А.О. Мамедова // Цитология и генетика. — 2009. — Т. 43, № 2. — С. 61-64. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. 0564-3783 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/66634 581.5.15 В условиях модельных экспериментов установлено, что повреждение генетических структур химическими токсикантами вызывает, наряду c хромосомными мутациями, увеличение флюктуирующей асимметрии билатерально представленных признаков в листьях растений как результат нарушения регуляционных функций генетического аппарата. Флюктуирующая асимметрия является информативным и доступным тестом для количественной оценки уровня нарушений регуляционной функции генома. Показатели асимметрии билатеральных признаков листьев растений могут быть использованы как критерии для выявления степени экологического риска для генерационных и регуляционных функций генетического аппарата. В умовах модельних експериментів встановлено, що пошкодження генетичних структур хімічними токсикантами викликає, нарівні з хромосомними мутаціями, збільшення флюктуючої асиметрії білатерально представлених ознак в листі рослин як результат порушення регуляційних функцій генетичного апарату. Флюктуюча асиметрія є інформативним та доступним тестом для кількісної оцінки рівня порушень регуляційної функції генома. Показники асиметрії білатеральних ознак листя рослин можуть бути використані як критерій для виявлення ступеня екологічного ризику для генераційних та регуляційних функцій генетичного апарату. The level of mutations (aberrations of chromosomes, gene mutations) and modifications (bilateral asymmetry of the leaves) induced with NG (N-methyl-N-nitro-N-nitro-zoguanidine) and granozane, as well as with environmental pollutants have been studied on Vicia faba, Triticum aestivum, Arabidopsis thaliana, Ligustrum japonicum, Olea europea. The tested xenobiotic increased the level of mutations and modifications. The bilateral asymmetry is suggested as a test for environmental quality assessment. ru Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України Цитология и генетика Оригинальные работы Биоиндикация качества окружающей среды на основе мутационной и модификационной изменчивости растений Біоіндикація якості оточуючого середовища на основі мутаційної та модифікаційної мінливості рослин Bioindication of environmental quality basing on plant mutational and modification variability Article published earlier
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
title	Биоиндикация качества окружающей среды на основе мутационной и модификационной изменчивости растений
spellingShingle	Биоиндикация качества окружающей среды на основе мутационной и модификационной изменчивости растений Мамедова, А.О. Оригинальные работы
title_short	Биоиндикация качества окружающей среды на основе мутационной и модификационной изменчивости растений
title_full	Биоиндикация качества окружающей среды на основе мутационной и модификационной изменчивости растений
title_fullStr	Биоиндикация качества окружающей среды на основе мутационной и модификационной изменчивости растений
title_full_unstemmed	Биоиндикация качества окружающей среды на основе мутационной и модификационной изменчивости растений
title_sort	биоиндикация качества окружающей среды на основе мутационной и модификационной изменчивости растений
author	Мамедова, А.О.
author_facet	Мамедова, А.О.
topic	Оригинальные работы
topic_facet	Оригинальные работы
publishDate	2009
language	Russian
container_title	Цитология и генетика
publisher	Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України
format	Article
title_alt	Біоіндикація якості оточуючого середовища на основі мутаційної та модифікаційної мінливості рослин Bioindication of environmental quality basing on plant mutational and modification variability
description	В условиях модельных экспериментов установлено, что повреждение генетических структур химическими токсикантами вызывает, наряду c хромосомными мутациями, увеличение флюктуирующей асимметрии билатерально представленных признаков в листьях растений как результат нарушения регуляционных функций генетического аппарата. Флюктуирующая асимметрия является информативным и доступным тестом для количественной оценки уровня нарушений регуляционной функции генома. Показатели асимметрии билатеральных признаков листьев растений могут быть использованы как критерии для выявления степени экологического риска для генерационных и регуляционных функций генетического аппарата. В умовах модельних експериментів встановлено, що пошкодження генетичних структур хімічними токсикантами викликає, нарівні з хромосомними мутаціями, збільшення флюктуючої асиметрії білатерально представлених ознак в листі рослин як результат порушення регуляційних функцій генетичного апарату. Флюктуюча асиметрія є інформативним та доступним тестом для кількісної оцінки рівня порушень регуляційної функції генома. Показники асиметрії білатеральних ознак листя рослин можуть бути використані як критерій для виявлення ступеня екологічного ризику для генераційних та регуляційних функцій генетичного апарату. The level of mutations (aberrations of chromosomes, gene mutations) and modifications (bilateral asymmetry of the leaves) induced with NG (N-methyl-N-nitro-N-nitro-zoguanidine) and granozane, as well as with environmental pollutants have been studied on Vicia faba, Triticum aestivum, Arabidopsis thaliana, Ligustrum japonicum, Olea europea. The tested xenobiotic increased the level of mutations and modifications. The bilateral asymmetry is suggested as a test for environmental quality assessment.
issn	0564-3783
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/66634
citation_txt	Биоиндикация качества окружающей среды на основе мутационной и модификационной изменчивости растений / А.О. Мамедова // Цитология и генетика. — 2009. — Т. 43, № 2. — С. 61-64. — Бібліогр.: 15 назв. — рос.
work_keys_str_mv	AT mamedovaao bioindikaciâkačestvaokružaûŝeisredynaosnovemutacionnoiimodifikacionnoiizmenčivostirastenii AT mamedovaao bíoíndikacíââkostíotočuûčogoseredoviŝanaosnovímutacíinoítamodifíkacíinoímínlivostíroslin AT mamedovaao bioindicationofenvironmentalqualitybasingonplantmutationalandmodificationvariability
first_indexed	2025-11-25T23:50:49Z
last_indexed	2025-11-25T23:50:49Z
_version_	1850586645968977920
fulltext	УДК 581.5.15 А.О. МАМЕДОВА Бакинский государственный университет Баку, AЗ�1048, ул. З. Халилова, 23, Республика Азербайджан БИОИНДИКАЦИЯ КАЧЕСТВА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА ОСНОВЕ МУТАЦИОННОЙ И МОДИФИКАЦИОННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ РАСТЕНИЙ Влияние средовых ксенобиотиков приводит к возрас� танию частоты генных мутаций и аберраций хромосом, а также к повышению уровня флюктуирующей билате� ральной асимметрии в тест�системах Vicia faba, Arabi� dopsis thaliana и культивируемых в натурных условиях растений Ligustrum japonicum Thund, Olea europea L., которые проявляются в виде случайной изменчивости индивидуального развития. В условиях модельных экспе� риментов установлено, что повреждение генетических структур химическими токсикантами вызывает, наря� ду c хромосомными мутациями, увеличение флюктуиру� ющей асимметрии билатерально представленных при� знаков в листьях растений как результат нарушения регуляционных функций генетического аппарата. Флюк� туирующая асимметрия является информативным и доступным тестом для количественной оценки уровня нарушений регуляционной функции генома. Показатели асимметрии билатеральных признаков листьев расте� ний могут быть использованы как критерии для выявле� ния степени экологического риска для генерационных и регуляционных функций генетического аппарата. Введение. Антропогенное воздействие на окружающую среду, включая ее загрязнение ксенобиотиками, вызывает множественные экологические изменения. Они различаются по своим масштабам, проявлению и возможнос� тям их контроля. Антропогенно индуцирован� ные изменения, возникающие на уровне эко� систем, отдельных биоценозов или связанные с изчезновением представителей природной фауны и флоры, сокращением плотности гено� фонда отдельных видов и популяций, проявля� ются незамедлительно и могут эффективно ре� гистрироваться с помощью контактных или ди� станционных методов. Изменения, возникаю� щие на клеточном и молекулярном уровнях и связанные с повреждением генетических струк� тур, могут проявляться значительно позже, иногда в следующих поколениях [1]. В насто� ящее время генетические последствия загряз� нения окружающей среды рассматриваются в основном с точки зрения индуцированных эти� ми воздействиями нарушений генерационных функций генетического аппарата и регистри� руются с помощью анализа уровня генных и хромосомных мутаций [2, 3]. В то же время ксе� нобиотики и другие средовые факторы могут быть причиной ненаследственной модифика� ционной изменчивости. Последние хотя и не наследуются, тем не менее являются причиной многих патологий, проявляющихся в онтогене� зе. В связи с этим контроль за генетическими последствиями загрязнения окружающей сре� ды должен предусматривать контроль как му� тационной, так и модификационной изменчи� вости [4]. Целью настоящей работы явилось изучение модификационной изменчивости рас� тений в условиях воздействия на них ксенобио� тиков в лабораторных и природных условиях. Материал и методы. Объекты исследования – конские бобы (Vicia faba), пшеница (Triticum aestivum), резушка (Arabidopsis thaliana), а также декоративное растение – кустарник бирючина (Ligustrum japonicum Thund) и плодовое дерево – маслина (Olea europea). Растительные объекты были выбраны с целью охвата различных клас� сов (однодольные и двудольные), жизненных форм (травы, кустарники, деревья) растений и с учетом возможности проведения одновремен� ного исследования в лабораторных условиях уровней мутационной и модификационной из� менчивости. В качестве мутационных характе� ристик использованы частота аберраций хро� ІSSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2009. № 2 61 © А.О. МАМЕДОВА, 2009 мосом, в качестве модификационных – показа� тели флюктуирующей асимметрии билатераль� но представленных признаков растений [5]. Индуктор мутационной и модификацион� ной изменчивости в лабораторных условиях – классический мутаген нитрозогуанидин (НГ, 2 мМ). Семена обрабатывали в течение 4 ч с последующей 30�минутной отмывкой под про� точной водой. Пестицид гранозан (Г), мута� генное действие которого известно [6], приме� нялся путем опудривания семян в дозе, превы� шающей нормальную в 2 раза (из расчета 4 кг на 1 т, нормальная – 2 кг на 1 т). Методы ана� лиза: 1) оценка частоты и спектра структурных аберраций хромосом в анафазных клетках [7]; 2) анализ частоты хлорофильных мутаций у арабидопсиса с использованием эмбрион�тес� та Мюллера [8]; 3) анализ флюктуирующей асимметрии на основании исследования била� терально представленных количественных при� знаков листьев растений [9]. Измерение левой и правой половин листьев растений [10] про� водили под лупой МБС�9. В качестве показа� теля флюктуирующей асимметрии использова� ли среднюю величину различий фенотипичес� кого эффекта признака между сторонами, а также величину дисперсии флюктуирующей асимметрии. Расчет коэффициента асиммет� рии осуществляли по формуле [11]. Результаты исследований и их обсуждение. Результаты изучения влияния ксенобиотиков на мутационную и модификационную измен� чивость растений в лабораторных исследова� ниях представлены в табл. 1, из которой видно, что классический мутаген НГ и гранозан, ис� пользованный в качестве модельного средово� го ксенобиотика сельскохозяйственного про� исхождения, увеличивают уровень аберраций хромосом у лабораторных растительных тест� объектов. Выбор гранозана был обусловлен тем, что этот препарат может оказывать влияние как на культурные сорта, так и на природную рас� тительность [12], при этом воздействие вызы� вает не только генные мутации и аберрации хромосом, но также повышает изменчивость за счет активации рекомбинационных процессов [13]. Из табл. 1 видно, что у исследуемых видов растений возрастает также асимметрия билате� рально представленных признаков листьев рас� тений. Таким образом, воздействие ксенобиоти� ков в лабораторных условиях приводит к воз� растанию модификационных изменений, игра� ющих важную роль в онтогенезе. Обращает на себя внимание то обстоятельство, что степень чувствительности к воздействию ксенобиотиков на уровне аберраций хромосом и билатераль� ной асимметрии примерно одинакова. В усло� виях эксперимента уровни индуцированных ISSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2009. № 262 А.О. Мамедова Объект и вариант опыта Изучено клеток n М � m Мутации, % P Количе� ство листьев, стручков Асимметрия X � Sx σ2 d P V. faba* контроль НГ Г T. aestivum* контроль НГ Г A. thaliana** контроль НГ Г 14,11 ± 1,10 29,93 ± 1,39 26,97 ± 1,33 5,63 ± 0,79 13,18 ± 1,01 14,17 ± 1,07 0,2 ± 0,04 31,8 ± 2,93 16,8 ± 2,45 992 1079 1101 854 1115 1044 492 251 232 140 323 297 47 147 148 1 80 39 – <0,001 <0,001 – <0,001 <0,001 – <0,001 <0,001 150 143 178 140 122 132 104 100 170 1,16 ± 0,07 2,22 ± 0,15 2,13 ± 0,08 0,19 ± 0,02 0,40 ± 0,04 0,15 ± 0,01 0,25 ± 0,02 0,44 ± 0,03 0,30 ± 0,01 0,74 3,15 1,44 0,05 0,19 0,01 0,04 0,09 0,06 – <0,001 <0,001 – <0,001 <0,001 – <0,01 <0,01 Таблица 1 Влияние нитрозогуанидина (НГ) и гранозана (Г) на частоту аберраций хромосом, хлорофильных мутаций и флуктуирующей асимметрии листьев Vicia faba, Triticum aestivum, Arabidopsis thaliana * Клетки с аберрациями хромосом. ** Хлорофильные мутации. аберраций хромосом и модификаций, в том числе и величина билатеральной асимметрии, возрастают примерно в одинаковой степени (табл. 1). Следует отметить, что двукратное воз� растание асимметрии было максимальным, наблюдаемым в этих экспериментах. Получен� ные результаты свидетельствуют о наличии по� ложительных корреляционных связей между нарушениями генерационных и регуляционных функций при действии мутагенного фактора НГ и пестицида Г, что подтверждено в экспе� риментальных моделях с анализом частоты аберраций хромосом на Vicia faba, Triticum aes� tivum, хлорофильных мутаций у Arabidopsis tha� liana и флюктуирующей асимметрии у этих же объектов. Параллелизм в изменении показате� лей мутационной изменчивости и флюктуиру� ющей асимметрии как формы модификацион� ной изменчивости свидетельствует в пользу представлений об общности механизмов му� таций и модификаций [14]. Из полученных результатов следует, что мо� ниторинг степени асимметрии билатеральных признаков может быть использован в качестве индикатора качества окружающей среды и оцен� ки степени риска для регуляционных функций генетического аппарата. Связь между возраста� нием мутационных и модификационных харак� теристик у растений в условиях воздействия на них ксенобиотиков, в том числе средовых, сви� детельствует также об универсальности этого теста для оценки общего генетического риска. С целью проверки возможности биоиндика� ции качества окружающей среды на основе тес� та флюктуирующей асимметрии билатерально представленных признаков были проведены исследования на растениях, произрастающих в условиях различного уровня загрязнения воз� душного бассейна и почвы. Анализировали рас� тения с территорий, различающихся в соответ� ствии с данными экологического мониторинга степенью загрязнения среды [15] и условно от� несенных к оптимальным (содержание ксено� биотиков в допустимых концентрациях, ПДК), а также к участкам экологического (превыше� ние ПДК по некоторым параметрам) и высо� кого экологического риска (более чем двукрат� ное превышение ПДК), обусловленного бли� зостью промышленных предприятий и интен� сивностью движения транспорта. Как видно из данных, представленных в табл. 2, различ� ные экологические условия оказывают сущес� твенное влияние на средние показатели фено� типической изменчивости у бюричины и мас� лины, способствуя повышению уровня флюк� туирующей асимметрии. Различия в асиммет� рии возрастали с измененим степени загрязне� ния. В условиях высокого экологического риска возрастание этого показателя модифика� ционной изменчивости достигало двукратного уровня. Нарушения, вызванные относительно более низким уровнем загрязнения, выражены в меньшей степени, но также были статистиче� ки достоверными (табл. 2). Таким образом, ис� следования, проведенные в натурных условиях, также подтвердили тот факт, что показатель асимметрии билатерально представленных при� знаков может быть использован для биоинди� кации качества окружающей среды и оценки степени экологического генетического риска. Выводы. Установлена взаимосвязь между индуцированной наследственной и ненаслед� ственной изменчивостью растений, оценивае� мых по показателям аберраций хромосом у бобов Vicia faba, пшеницы Triticum aestivum, ре� зушки Arabidopsis thaliana, и величиной флюк� туирующей асимметрии билатеральных при� ІSSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2009. № 2 63 Биоиндикация качества окружающей среды на основе мутационной и модификационной изменчивости Таблица 2 Влияние экологических условий на средние показатели фенотипической изменчивости и билатеральной разницы в растениях Ligustrum japonicum Thund. и Olea europea Условия проведения эксперимента σ2 d М � m Коли� чество проана� лизиро� ванных листьев Ligustrum japonicum Thund. экологический оптимум экологический риск высокий экологический риск Olea europea экологический оптимум экологический риск высокий экологический риск 200 178 250 214 210 218 0,70 ± 0,15 0,85 ± 0,16 1,31 ± 0,25 0,41 ± 0,02 0,59 ± 0,02 0,88 ± 0,03 0,41 0,85 16,7 0,11 0,17 0,28 P < 0,01 знаков. Выявлено, что в условиях интенсифи� кации загрязнения окружающей среды возрас� тают показатели фенотипической изменчивос� ти билатерально представленных признаков у Ligustrum japonicum Thund. и Olea europea. Экс� периментально установлено, что показатели флюктуирующей изменчивости билатеральных признаков листьев растений могут служить ин� дикаторами загрязнения окружающей среды. A.O. Mamedova BIOINDICATION OF ENVIRONMENTAL QUALITY BASING ON PLANT MUTATIONAL AND MODIFICATION VARIABILITY The level of mutations (aberrations of chromosomes, gene mutations) and modifications (bilateral asymmetry of the leaves) induced with NG (N�methyl�N�nitro�N�nitro� zoguanidine) and granozane, as well as with environmental pollutants have been studied on Vicia faba, Triticum aes� tivum, Arabidopsis thaliana, Ligustrum japonicum, Olea europea. The tested xenobiotic increased the level of muta� tions and modifications. The bilateral asymmetry is sug� gested as a test for environmental quality assessment. А.О. Мамедова БІОІНДИКАЦІЯ ЯКОСТІ ОТОЧУЮЧОГО СЕРЕДОВИЩА НА ОСНОВІ МУТАЦІЙНОЇ ТА МОДИФІКАЦІЙНОЇ МІНЛИВОСТІ РОСЛИН Вплив ксенобіотиків середовища призводить до зростання частоти генних мутацій та аберацій хромо� сом, а також до підвищення рівня флюктуючої білате� ральної асиметрії в тест�системах Vicia faba, Arabidopsis tha� liana, а також рослин Ligustrum japonicum Thund, Olea europea L., що культивуються в природних умовах. Цей вплив проявляється у вигляді випадкової мінли� вості індивідуального розвитку. В умовах модельних експериментів встановлено, що пошкодження гене� тичних структур хімічними токсикантами викликає, нарівні з хромосомними мутаціями, збільшення флюктуючої асиметрії білатерально представлених ознак в листі рослин як результат порушення регуля� ційних функцій генетичного апарату. Флюктуюча аси� метрія є інформативним та доступним тестом для кіль� кісної оцінки рівня порушень регуляційної функції ге� нома. Показники асиметрії білатеральних ознак листя рослин можуть бути використані як критерій для ви� явлення ступеня екологічного ризику для генера� ційних та регуляційних функцій генетичного апарату. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Alekperov U.K. Genoprotective compounds and envi� ronmental quality management // Proc. EuroMAB UNESCO. – Rome, 2002. – P. 86–87. 2. Бочков Н.П., Чеботарев А.Н. Наследственность и мутагены внешней среды. – М.: Медицина, 1989. – 270 с. 3. Агабейли Р.А., Мамедова Н.Р. Генотоксиканты сре� ды: риск, оценка и управление. – Баку : Елм, 2006. – 169 с. 4. Alekperov U.K. Compositional antimutagens as inhibitors of generational and regulational damages induced by multiple genotoxicants // Bull. Gen. Soc. Can. – 1994. – 25, № 1. – Р. 51. 5. Алекперов У.К., Мамедова А.О., Гашимова У.Ф. и др. Антимутагенная модификация аберраций хромосом и флюктуирующей асимметрии // Докл. РАН. – 1992. – 365, № 3. – С. 602–605. 6. Логвиненко В.Ф. Мутагенные свойства гранозана // Молекулярные механизмы генетических процес� сов. Мутагенез и репарация. – М.: Наука, 1976. – С. 300–304. 7. Паушева З.П. Практикум по цитологии растений. – М.: Колос, 1980. – 304 с. 8. Muller A. Embryonen test zum nachweis rezessiver letalfaktoren bei Arabidopsis thaliana // Biol. Zbl. – 1963. – 82, № 2. – Р. 134–163. 9. Захаров В.М. Асимметрия у животных. – М.: Нау� ка, 1987. – 212 с. 10. Sakai K.I., Shimamoto Y. Developmental instability in leaves and flowers on Nicotiana tabacum // Genet./ US/ Res. – 1965. – 51, № 5. – P. 801–803. 11. Лакин Т.Ф. Биометрия. – М.: Высш. шк., 1990. – С. 43–45. 12. Тавил М.В., Шкварников П.К. О перестройках хро� мосом, индуцированных разными мутагенными факторами у мягкой пшеницы. Сообщ. 1 // Цито� логия и генетика. – 1980. – 14, № 1. – С. 28–32. 13. Королева Н.С., Касьяненко А.Г., Гальперина М.И. Ге� нетические эффекты пестицидов на мицелиальные грибы рода Verticilium // Изв. АН Тадж ССР, отд. биол. наук. – Душанбе, 1988. – 187 с. (Деп. в ВИНИТИ 27.01.88, № 787–888). 14. Инге�Вечтомов С.Г. Наследственная и ненаследст� венная изменчивость как функция генетического материала // Эволюционная генетика. – Л.: Изд� во Ленингр. ун�та, 1982. – С. 2–34. 15. Environment in Azerbaijan // State Statistical Committee of the Republic of Azerbaijan. – Baku, 2007. – 285 p. Поступила 26.02.08 ISSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2009. № 264 А.О. Мамедова

Биоиндикация качества окружающей среды на основе мутационной и модификационной изменчивости растений

Institution

Similar Items