Цитогенетические эффекты контактного облучения от почв из дальней зоны аварии на Чернобыльской атомной электростанции в условиях твердофазного тестирования с Allium cepa
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность.
В отдаленные периоды времени после радиационных аварий поступившие в почву радионуклиды создает уровни ионизирующего излучения, которое может характеризоваться как хроническое.
Биологические эффекты хронического облучения в настоящее время находятся в центре внимания и изучение их механизмов и влияния на компоненты биоты экосистем является актуальной задачей. Учитывая мутагенность воздействия радиации особое внимание уделяется влиянию хронических уровней облучения на протекание генетических процессов в клетке. Нарушения процесса митоза, которые лежат в основе канцерогенеза млекопитающих и человека, доступны к наблюдению с использованием методик биотестирования и цитогенетического анализа.
Известно, что поступившие в почву долгоживущие техногенные изотопы цезия, стронция, трансурановых элементов закрепляются минеральной частью. Кроме того, даже при фоновом содержании техногенных и естественных радионуклидов в почвах, доля их водорастворимых форм составляет
Оглавление
ВВЕДЕНИЕ 3
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 5
Глава 1. Характеристика района исследований. 5
Глава 2. Цитогенетический мониторинг 6
2.1. Сущность цитогенетического мониторинга 6
2.2. Показатели цитогенетического мониторинга 6
Глава 3. Тест с луком репчатым Allium cepa – возможности и ограничения 8
3.1 Преимущества теста Allium cepa по сравнению с другими биологическими тестами 9
Глава 4. Генотоксичность почв 11
4.1. Почва как депонирующая среда генотоксикантов 11
4.2. Твердофазное тестирование 11
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ 13
Глава 5. Методика проведения твердофазного тестирования 13
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 18
Глава 6. Радиометрия образцов почв и контроля: результаты и обсуждение 18
Глава 7. Анализ цитогенетических показателей 21
7.1. Митотический индекс, фазные индексы в контрольных образцах при различном времени экспозиции 21
7.2. Митотический индекс, фазные индексы в опытных образцах почвы при различном времени экспозиции 24
Глава 8. Патологический митоз и хромосомные аберрации 28
Глава 9. Статистический анализ данных цитогенетического исследования 32
9.1. Статистический анализ данных цитогенетического исследования в случае малых значений величин митотического и фазных индексов 32
9.2. Статистический анализ данных цитогенетического исследования в случае малых значений величин частот патологий митоза 34
9.3. Статистический анализ данных цитогенетического исследования в случае малых значений величин частот вероятности хромосомных аберраций 36
9.4. Статистический анализ данных величин хромосомных аберраций 38
ВЫВОДЫ 42
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 44
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Классификация и диагностика почв СССР. М.: Колос, 1977. 176с.
2. Алов И.А. Патология митоза. – Вестн. АМН СССР, 1965, №11, с. 58-66.
3. Алов И.А. Цитофизиология и патология митоза. М.: Медицина, 1972. 264 с
4. Иванов В.Б. Клеточные основы роста растений. — Москва: Наука, 1974. — С. 231
5. Дмитриев Е.А. Математическая статистика в почвоведении. Учебник. Издательство МГУ, Москва, 1995 г., 320 стр.
6. Казанцева И.А. Патология митоза в опухолях человека. – Новосибирск: Наука, 1981. 144 с.
7. Калаев В.Н., Карпова С.С. Цитогенетический мониторинг: методы оценки загрязнения окружающей среды и состояния генетического аппарата организма: учебное пособие, 2004.
8. Касацкий А.А. Биологический круговорот 137Cs и 40К в лесных фитоценозах южной тайги и лесостепи в отдаленный период после чернобыльских выпадений: дис. канд. биол. наук: 03.02.13. М., 2015. 130 с.
9. Лотова Л.И. Ботаника: Морфология и анатомия высших растений. — Изд. 4-е, доп.—М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2010. — 512 с.
10. Столбова В.В., Агапкина Г.И., Котельникова А.Д., Догадова А.В., Абалымова А.А. Краткосрочный метод оценки генотоксичности почвы как твердофазного тела на базе Allium-теста// Вестник Московского университета. Серия 17. Почвоведение. 2018. № 5, с. 24-30
11. Трифонова Т.А., Селиванова Н.В., Мищенко Н.В. Прикладная экология. М.: Акад. Проект «Традиция». 2005.
12. Щеглов А.И. Биогеохимия техногенных радионуклидов в лесных экосистемах: По материалам 10-летних исследований в зоне влияния аварии на ЧАЭС. – М.: Наука, 2000. – 268 с.
13. Cresencio C. Cabuga Jr., Julene Joy Z. Abelada, Rene Rose Q. Apostado, Brent Joy H. Hernando, John Erick C. Lador, Owen Lloyd P. Obenza, Christian James R. Presilda, Honelyn C. Havana. (2017). Allium cepa test: An evaluation of genotoxicity. 7. 12-19.
14. Cotelle S, Masfaraud JF, Férard JF. Assessment of the genotoxicity of contaminated soil with the Allium/Vicia-micronucleus and the Tradescantia-micronucleus assays. Mutat Res. 1999 May 19;426(2):167-71.
15. EVANS, G., REES, H. Mitotic Cycles in Dicotyledons and Monocotyledons. Nature 233, 350–351 (1971).
16. Evseeva, T.I., Geras’kin, S.A., Shuktomova, I.I., 2003. Genotoxicity and toxicity assay of water sampled from a radium production industry storage cell territory by means of Allium-test. Journal of environmental radioactivity 68, 235-248.
17. Firbas P, Amon T. Allium chromosome aberration test for evaluation effect of cleaning municipal water with Constructed Wetland (CW) in Sveti Tomaž, Slovenia. Journal of Bioremediation and Biodegradation. 2013. 4(4): 189
18. Fiskesjo G. The Allium test as a standard in environmental monitoring // Hereditas. 1985. Vol. 102. P. 99–112.
19. Fiskesjo, G., 1988. The Allium test--an alternative in environmental studies: the relative toxicity of metal ions. Mutation Research/Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis 197, 243-260.
20. Iqbal, Munawar & Abbas, Mazhar & Nisar, Jan & Nazir, Arif & Qamar, Ahmad. (2019). Bioassays based on higher plants as excellent dosimeters for ecotoxicity monitoring: A review. 5. 1-80.
21. Khanna N., Sharma S. Allium cepa root chromosomal aberration assay: a review // Indian J. Pharm. Biol. Res. 2013. Vol. 1. № 3. P. 105–119
22. Leme DM, Marin-Morales MA. 2009. Allium cepa test in environmental monitoring: A review on its Application. Mutation Research, 682: 71–81
23. Levan A. Zahil und Anordnung der Chromosomen in der Meiosis von Allium // Heredias. — 1929. — № 13. — С. 80—86.
24. Ma T.H., Xu Z., Xu C., McConnel H., Rabago E.V., Arreola G.A., Zhang H., The improved Allium/Vicia root tip micronucleus assay for clastogenicity of environmental pollutants, Mutat. Res. 334 2 1995 185–195.
25. Rank J. The method of Allium anaphase-telophase chromosome aberration assay, Ecologiia (2003) 38-42
26. Tedesco Solange, Laughinghouse IV Haywood. (2012). Bioindicator of Genotoxicity: The Allium cepa Test. 10.5772/31371.
27. Watanabe, Tetsushi; Hirayama, Teruhisa (2001). Genotoxicity of Soil. JOURNAL OF HEALTH SCIENCE, 47(5), 433–438.
При определении митотического индекса просчитывались делящиеся и неделящиеся клетки в 8-9 произвольно взятых полях зрения.
Метод цифровой микрофотосъемки.
В работе использовали систему визуализации на основе микроскопа Микмед-6 (фирмы ОАО ЛОМО, СПб) с тринокулярной насадкой, оптико-механического адаптера и цифрового фотоаппарата.
Цифровые микроизображения позволяют объективно охарактеризовать спектр аберраций хромосом и картины патологий митоза. Сохранение и представление картин патологий митоза в цифровой форме дает возможность однозначно определить и обозначить вид аберрации.
8. Статистический анализ данных цитогенетического исследования в случае малых значений величин митотического и фазных индексов, а также частот патологий митоза и хромосомных аберраций.
По результатам твердофазного Allium-теста нами были получены оценки величины митотического индекса. После чего данные были проанализированы с помощью преобразования Фишера.