Влияние острого облучения на Tradescantia (clon 02), облученных в малых дозах - излучения

В результате деятельности человека появляется значительное число территорий, загрязненных радионуклидами, что приводит к увеличению уровня радиационного фона биосферы. Это обуславливает необходимость тщательного изучения генетических последствий повышенного радиационного фона для биоты и механизмов микроэволю-ционных событий в условиях хронического действия ионизирующего излучения [1 – 3].

В настоящее время разработаны концепции о различных механизмах чувствительности организма к действию агента в больших и малых дозах [2,4,5]. Можно говорить, что наблюдаемые эффекты после облучения в малых дозах не являются артефактом и отражают работу механизмов, обеспечивающих устойчивость и адаптацию биологических систем к меняющимся условиям внешней среды. В данной работе предпринята попытка оценить последствия облучения в острой дозе для растений традесканции, предварительно облученных в малых дозах. Изучение этих механизмов имеет важное теоретическое и прикладное значение и может быть обозначено как одна из целей радиоэкологии.

Материал и методы

В работе использованы гибридные растения Tradescantia occidentals Pritton ex Rydb. и Trades- cantia ohiensis Raf. (Tradescantia клон 02). Все соцветия были получены в летний период. Перед облучением срезы с соцветиями помещали в дистиллированную воду и через 17 ч облучали от источника с 226Ra. Облучение проводилось в режиме постоянной экспозиции 20 ч при разных мощностях в дозах: 0.4 сГр (0.02 сГр/ч); 1.0 сГр (0.05 сГр/ч); 2.3 сГр (0.115 сГр/ч) ; 4.86сГр (0.243 сГр/ч) ; 7.0 сГр (0.35 сГр/ч); 13.5 сГр (0.665 сГр/ч); 23.2 сГр (1.4 сГр/ч). Через 50 мин после завершения пролонгированного (хронического) облучения соцветия облучались в дозе 150 сГр от источника с 60Со, время облучения составляло 2 мин (2.5 сГр/с). Эффекты облучения оценивали с 6-го по 21-й день после облучения на тест-системе «розовые соматические мутации (РСМ) в волосках тычиночных нитей (ВТН)» [6]. Частоту нарушений подсчитывали как отношение мутантных событий к количеству волосков тычиночных нитей.

Результаты и обсуждение

В предварительных экспериментах было показано, что при остром γ-облучении в дозе 150 сГр целого среза Tradescantia (клон 02) развивающийся радиационный стресс ведет к снижению интенсивности цветения. В связи с этим провокационному (острому) облучению подвергались только соцве- тия. Средний возраст использованных нами соцветий составлял три – четыре месяца.

Хроническое облучение во всем исследуемом диапазоне накопленных доз не привело к изменению соцветий. Последующее острое облучение во всех вариантах приводило к развитию эффектов, сходных с радиационным поражением соцветий. Оно проявлялось в образовании бутонов и цветков, не пригодных для учета количества ВТН и частоты РСМ. Эффект наблюдался и в конце второй, начале третьей недели после облучения, когда отмечается максимальный выход радиоиндуциро-ванных нарушений. Значение среднего числа ВТН на соцветие может объективно отражать наблюдаемый эффект. Среднее число ВТН на соцветие достигало минимальных значений при предоблуче-нии в наименьших дозах 0.4 и 1.0 сГр (см. таблицу). Статистический анализ количества ВТН показал, что дополнительное облучение в дозе 150 сГр приводит к значимому подавлению развития генеративных органов растений (р<0.05).

Изменение волосков числа тычиночных нитей и частоты розовых соматических мутаций после пролонгированного облучения в разных дозах и дополнительного облучения в острой дозе

Хроническое облучение приводит к росту частоты «розовых» мутаций, коэффициент линейной аппроксимации R2 = 0,64. Однако с большей вероятностью зависимость выхода от дозы описывается уравнением третьей степени (R2 = 0,83), т.е. можно говорить о «нелинейности» зависимости частоты мутаций от накопленной дозы облучения. Дополнительное острое облучение привело к значительному повышению частоты «розовых» мутаций в сравнении с уровнем вариантов пролонгированного облучения. Анализ данных частот не выявил какой-либо зависимости (R2 = - 0,10). Более того, в вариантах с предоблучением в дозах 1.0 и 13.5 сГр снижение частоты розовых соматических мутаций носило статистически значимый характер.

Меристемы являются критическими тканями растений, их состояние определяет характер и исход радиационного поражения. Ранее нами было показано, что облучение в малых дозах приводит к дисбалансу содержания растительных гормонов в клетках меристемы традесканции, и предполагалась возможность непрямого, опосредованного гормональным дисбалансом, действия малых доз на стабильность генотипа [7]. Следствием такого дисбаланса явилась нестабильность в частоте мутантных событий, выявленная в нелинейной зависимости выхода нарушений от дозы.

Заключение

Облучение в больших дозах (150 сГр) приводит не только к существенному повышению частоты мутантных событий, но и к подавлению развития соцветий. Можно предположить, что повреждения, индуцированные облучением в дозе 150 сГр, являются следствием прямого, поражающего действия радиации, а предварительное облучение в малых дозах не привело к повышению радиоадаптации.

Работа выполнена при поддержке Программы Президиума РАН (грант №0414-2015-0024).