Основы общей и сельско-хозяйственной радиобилогии - Гудков И.Н.
ISBN 5-7987-0005-4
Скачать (прямая ссылка):
через 2—3 дня после облучения — в меристемах исчезают митозы. А при высоких дозах, блокирующих переход клеток к митозу,— через несколько часов. Констатировать гибель меристем можно и визуально — через 6— 10 дней наблюдается специфическое побурение кончиков корней, их опушенность в зоне роста; побурение меристем побегов можно обнаружить, раскрыв укрывающие их листочки.
При облучении в очень высоких дозах, измеряемых десятками тысяч грей, можно наблюдать гибель растений также через несколько часов после воздействия радиации: во всех типах клеток происходит полная деградация содержимого, наблюдается отставание цитоплазмы от клеточных стенок, прекращаются все процессы метаболизма, вслед за чем растения быстро увядают и усыхают. Иногда этот вид быстрой смерти растения называют «гибель под лучом».
3.1.6. Генетические, или мутагенные, эффекты
Генетическое повреждение представляет собой особую опасность при облучении ионизирующей радиацией, так как приводит к возникновению в последующих поколениях мутаций — новых форм организмов с измененными свойствами. Различают три основных типа мутаций:
1. Генные, или точковые, мутации, представляющие собой изменения отдельных генов.
2. Аберрации хромосом — мутации, связанные с нарушением структуры хромосом.
3. Мутации кариотипа — мутации, связанные с изменением количества хромосом. Их называют также геномными мутациями.
Под влиянием облучения мутации могут возникать как в половых, так и в соматических клетках. Первые называются генеративными мутациями, вторые — соматическими.
Независимо от того, в каких клетках возникают изменения, мутационный процесс, индуцируемый ионизирующими излучениями, носит ненаправленный характер. Иными словами, при облучении возникают мутации, изменяющие любые свойства и признаки организма.
Возникновение радиационных мутаций связывается, как правило, с прямым физическим разрушением участков хромосом ионизирующим излучением или индуцируемым им потоком частиц либо с функциональной инакти-
Доза,гр
Рис. 13. Зависимость количества видимых мутаций для клеток хлореллы (а) и аберраций хромосом в клетках меристемы корня конских бобов (6) от дозы гамма-радиации (В. А. Шевченко, 1979; И. Н. Гудков, 1984)
вадией жизненно необходимых уникальных структур клетки под влиянием продуктов радиолиза. Поэтому естественно, что мутагенный эффект зависит от дозы радиации. Изучение зависимости частоты возникновения как видимых морфологических мутаций, так и хромосомных аберраций от дозы обычно показывает однозначную картину; кривая доза-эффект имеет либо линейный, либо близкий к линейному характер (рис. 13). Аналогичные зависимости получены и для других типов мутаций.
Линейный характер кривых зависимости мутагенного эффекта от дозы излучения, с одной стороны, свидетельствует о том, что степень генетического повреждения возрастает прямо пропорционально ей, а с другой — указывает на беспороговость этой радиобиологической реакции. То есть, как бы мала ни была доза излучения, она будет индуцировать мутации.
Впрочем, зависимость выхода мутаций от дозы радиации не всегда имеет столь идеальный вид. В зависимости от объекта, типа излучения, способа облучения, диапазона доз, стадии развития объекта и многих других условий и факторов на кривых может появляться параболический участок или в целом зависимость может описываться параболической кривой. Характер кривой в значительной степени может зависеть и от способности организма восстанавливать генетическое повреждение, особенно в области малых доз.
С увеличением дозы облучения количество мутаций возрастает, но снижается выживаемость организмов.
Поэтому при определенном сравнительно высоком уровне доз кривые выходят на плато, либо даже количество мутаций начинает уменьшаться — на кривой появляется максимум. Для рентгеновских и гамма-лучей обычно имеется тенденция к выходу количества мутаций на плато при 1—2 % выживаемости, при котором количество мутантов достигает 50 % всех выживших индивидуумов.
Генетическое действие ионизирующей радиации относится к самым отдаленным последствиям облучения, чем весьма коварно. Родители могут не нести никаких признаков лучевого поражения, но в последующих поколениях Смогут появляться потомки со всевозможными отклонениями от нормы, уродствами, наследственными болезнями. Опыты на растениях, насекомых, лабораторных животных и других живых организмах показали, что если в первом поколении реализуется до половины всех мутаций, то остальные могут проявляться в течение следующих 15—20 поколений.
Следует подчеркнуть, что растение, вследствие наличия специфической формы — семени, представляющей собой фазу онтогенеза, в которой оно находится в состоянии покоя, а также благодаря возможности использования в эксперименте или работе очень большого числа особей с одинаковыми генетическими характеристиками (колос, початок, зонтик, метелка, головка и другие соцветия, способные дать от родительской формы сотни и тысячи потомков), является весьма удобным объектом для исследования мутационного процесса. И не случайно именно работы в области радиационного мутагенеза растений получили наиболее широкое распространение в мире. К настоящему времени в сельскохозяйственное производство, плодоводство, лесоводство, декоративное садоводство внедрены более 1000 сортов культурных растений, обладающих повышенной урожайностью, стойкостью к различным повреждающим факторам, улучшенными качествами и другими хозяйственно-полезными свойствами и декоративными качествами, которые были получены с помощью метода радиационного мутагенеза. Более подробно об этом будет сказано в главе 9.
