Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,813

ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ВОДЫ ЗАКРЫТЫХ ВОДОЕМОВ Г. САРАНСКА

Лабутина М.В. 1 Маскаева Т.А. 1 Чегодаева Н.Д. 1
1 ФГБОУ ВО «Мордовский государственный педагогический институт им. М.Е. Евсевьева»
В настоящей статье приведены данные тестирования воды закрытых водоемов г. Саранска на генотоксичность. Для оценки мутагенной активности воды использовали токсикогенетический метод учета хромосомных нарушений в меристеме проростков кoрешков A. fistulosum анафазным методом. Выраженность мутагенного эффекта определялась как превышение частоты индуцированных в опыте мутаций над спонтанным уровнем, характерным для данного тест-объекта. Цитогенетический анализ на растительном тест-объекте показал, что вода из закрытых водоемов обладает выраженным, зафиксированным в каждый месяц года, мутагенным и токсическим эффектами, что связано с понижением всхожести семян A. fistulosum, прoлиферативной активности клеток лука и связанным, чаще всего, с повреждением не одной, а нескольких хромосом одновременнo. Максимальный мутагенный и токсический эффекты зафиксированы в летний и осенний периоды в воде из пруда Стадион Старт, минимальный – весной в воде из Лесного озера.
генотоксичность
всхожесть семян
митотический индекс
хромосомные аберрации
1. Благов В.А. Эколого-гидрологический подход к оценке состояния малых рек Республики Мордовия // Сб. трудов молодых исследователей геогр. фак-та МГУ им. Н.П. Огарева. Вып. 8. – Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2010. – 147 с.
2. Жаркова Е.В. Проблема техногенного воздействия на водные ресурсы Мордовии // Сб. трудов молодых исследователей геогр. фак-та МГУ им. Н.П. Огарева. Вып. 5. – Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2009. – 144 с.
3. Маскаева Т.А. Эколого-генетическое исследование вод малых рек Республики Мордовия / Т.А. Маскаева, М.В. Лабутина, Н.Д. Чегодаева // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2013. – № 3 (4). – С. 1374-1377.
4. Ахиянц И.Л. Проблемы генетико-морфологического мониторинга волжской воды / И.Л. Ахиянц, Л.Г. Сентюрова // Естественные науки. Журн. фундаментальных и прикладных исследований. Изд-во Астраханского госуниверситета. – 2005. – № 3. – С. 25–28.
5. Лукашевич О.Д. Экoлогические и технологические аспекты оценки качества природных вод для производственного и хозяйственно-бытового использования // Вода и экология. – Экология. – 2007. – Т. 1. - Вып. 1. – С. 3–5.
6. Тарасова О.Ю. Экологические аспекты благоустройства мест массового отдыха населения (на примере г. Саранск) // Современные проблемы территориального развития: электронный журнал. – 2017. – № 1. – URL: https://terjournal.ru/2017/id03.
7. Иванов Д.Е. Цитогенетические тесты в экологическом мониторинге опасных промышленных объектов // Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Проблемы региональной экологии в условиях устойчивого развития». – Киров: Аверс, 2011. – С. 422–423.
8. Пьянзина Т.А. Эколого-генетические особенности митогенного и мутагенного действия активных форм кислорода на Allium fistulosum L.: дис. ... канд. биол. наук. – Саранск, 2006. - С. 3-5.
9. Маскаева Т.А. Цитогенетическое влияние пестицидов на Hordeum vulgare L. и Pisum sativum L. / Т.А. Маскаева, М.В. Лабутина, Н.Д. Чегодаева // Успехи современной науки. – 2016. – № 10. – С. 108-112.

 

В настоящее время на территории Республики Мордовия не осталось ни одного водоема, сохранившего чистоту, все они характеризуются высоким уровнем загрязнения [1-3]. Oсобенно остро подвергнуты антропогенному влиянию водоемы, расположенные в г. Саранске, где сконцентрированы большие промышленные компании, которые являются основными источниками загрязнения окружающей среды города. Использование метода биоиндикации и цитогенетических методов исследования поможет решить сложную проблему определения суммарного действия присутствующих в воде мутагенов и промутагенов на биоту [4; 5].

Целью настоящей работы является исследование генотоксического воздействия суммарного загрязнения вод закрытых водоемов г. Саранска.

Материалы и методы исследования

Забор воды проводился с трех закрытых водоемов г. Саранска (табл. 1).

Таблица 1

Варианты опыта

Вариант опыта

Место взятия проб воды

Повторность

1 (контроль)

Дистиллированная вода

3

2

Лесное озеро

3

3

Луховский пруд

3

4

Пруд Стадион Старт

3

 

Водоемы Стадион Старт, Лесное озеро, Луховский пруд являются местами отдыха населения и наиболее посещаемы в пределах города Саранск. На данных водоемах ежегодно перед началом купального сезона ведется наблюдение за санитарно-гигиеническим состоянием воды и пляжей [6]. В связи с высокой популярностью у горожан и снижением естественной устойчивости природных комплексов здесь необходимо проводить ежегодные мероприятия по улучшению экологической обстановки.

В качестве тест-объекта в данной работе использовали лук-батун Allium fistulosum L. [7; 8]. Для определения митотической активности и анализа спектра аберраций готовили давленные ацетокарминовые препараты по методике Паушевой [9].

Статистическую обработку результатов проводили стандартными методами вариационной статистики. Полученные данные обрабатывали методом вариационной статистики с применением программ Stat2, Fstat.

Результаты исследований и их обсуждение

Нами было исследовано влияние воды в закрытых водоемах на всхожесть семян A. fistulosum (рис. 1).

Всхожесть семян лука в сентябре – ноябре 2016 г. составила в контроле 69,2 ±0,03%. Наибольшая всхожесть семян наблюдалась в воде из Лесного озера и составила 65,8 ± 0,02%, наименьшая в воде из пруда Стадион Старт – 56,2 ± 0,02%, это почти на 10% ниже контроля, а в воде из Луховского пруда составила 61,3 ± 0,06%.

В контроле всхожесть семян лука в декабре – феврале 2016–2017 гг. составила 73,2 ± 0,05%. Наибольшая всхожесть наблюдалась в воде из Лесного озера и составила 71,1± 0,04%, наименьшая в воде из пруда Стадион Старт – 60,3 ± 0,06%, а в воде из Луховского пруда сoставила 63,2 ± 0,05%.

Всхожесть семян лука в марте – мае 2017 г. составила в контроле 75,1 ± 0,02%. Наибольшая всхожесть семян наблюдалась в воде из Лесного озера и составила 73,1 ± 0,01%, наименьшая в воде из пруда Стадион Старт – 62,3 ± 0,02%, а в вoде из Луховского пруда составила 64,2 ± 0,03%.

Рис. 1. Всхожесть семян Allium fistulosum L. при проращивании в воде закрытых водоемов г. Саранска

Всхожесть семян A. fistulosum в июне 2017 г. в контроле составила 68,1 ± 0,04%. Наибольшая всхожесть семян наблюдалась в воде из Лесного озера и составила 67,1 ± 0,03%, наименьшая в вoде из пруда Стадион Старт - 50,4 ± 0,02%, а в воде из Луховского пруда – 58,1 ± 0,04%.

Всхожесть семян A. fistulosum в июле 2017 года составила в контроле 65,3 ± 0,04%. Наибольшая всхoжесть семян наблюдалась в воде из Лесного озера – 62,4 ± 0,01%, наименьшая в воде из пруда Стадион Старт – 47,1 ± 0,07%, а в воде из Луховского пруда – 55,3 ± 0,04%.

Всхожесть семян A. fistulosum в августе 2017 г. составила в контроле 67,2 ± 0,01%. Наибольшая всхожесть семян наблюдалась в воде из Лесного озера и составила 64,3 ± 0,04%, наименьшая в воде из пруда Стадион Старт – 49,1 ± 0,01%, а в воде из Луховского пруда – 59,1 ± 0,04%.

Вода закрытых водоемов г. Саранска обладает митотоксической активностью (рис. 2).

Митотический индекс клеток апикальной меристемы A. fistulosum осенью (сентябрь – ноябрь) 2016 г. в контроле составила 9,17 ± 2,60%. Наибольшая митотическая активность клеток наблюдалась в пробе воды, взятой из Лесного озера, и составила 7,73 ± 0,23%, наименьшая в воде из пруда Стадион Старт – 4,30 ± 0,56%, а в воде из Луховского пруда - 6,13 ± 0,27%.

Рис. 2. Митотический индекс клеток апикальной меристемы A. fistulosum (сентябрь – август) 2016–2017 гг.

Зимой (декабрь – февраль) 2016–2017 гг. величина митотического индекса клеток в контроле составила 22,07 ± 2,92%. Митотический индекс во всех участках реки уменьшался по сравнению с контролем, наибольшее понижение наблюдалось в воде из пруда Стадион Старт, митотическая активность клеток в данном варианте опыта понижалась на 25% по сравнению с контролем.

Величина митотического индекса клеток апикальной меристемы лука весной (март – май) 2017 г. составила в контроле 18,23 ± 0,04%. Наименьшая митотическая активность клетoк по сравнению с контролем наблюдалась в воде из пруда Стадион Старт и составила 9,93 ± 0,40%.

Митотическая активность клеток апикальной меристемы лука в июне 2017 г. в контроле составила 10,01 ± 0,02%. Наибольшая митотическая активность клеток наблюдалась в воде из Лесного озера – 9,03 ± 0,07%, наименьшая в воде из пруда Стадион Старт – 5,26 ± 0,45%, а в воде из Луховского пруда – 6,9 ± 0,13%.

В июле 2017 г. величина митотической активности клеток A. cepa в контроле составляла 10,18 ± 0,04%. Наибольшее понижение митотического индекса наблюдалось в воде из пруда Стадион Старт. Митотическая активность клеток в четвертом варианте опыта уменьшалась на 20%, в третьем варианте – на 12%, во втором варианте – на 7% по сравнению с контролем.

Величина митотического индекса клеток апикальной меристемы лука в августе 2017 г. в контроле составила 12,60 ± 0,04%. Наибольшее понижение митотической активности клеток наблюдалось в воде из пруда Стадион Старт и составило 7,20 ± 0,55% – это на 15% ниже, чем в контроле.

Анализ результатов эксперимента пo индукции хромосомных аберраций воды закрытых водоемов показал, что вода индуцирует хромосомные аберрации с разной частотой (рис. 3). Во всех вариантах опыта в контроле клетки с хромосомными аберрациями отсутствовали.

Рис. 3. Частота хромосомных аберраций в клетках корневой меристемы Allium fistulosum L.

Наибольшая частота хромосомных нарушений в клетках апикальной меристемы А. fistulosum за сентябрь - ноябрь 2016 г. наблюдалась в пробах воды, взятой из пруда Стадиона Стар, и составила – 1,16 ± 0,03%, наименьшая в воде из Лесного озера – 0,43 ± 0,01%, в третьем варианте опыта – 0,85 ± 0,03%. Преобладают в этот период одиночные фрагменты, мосты и неклассифицированные аномалии.

За декабрь – февраль 2016–2017 гг. наибольший выход аберрантных клеток наблюдался в четвертом варианте опыта и составил 0,98 ± 0,04%, наименьший во втором варианте опыта – 0,70 ± 0,04%, в третьем варианте опыта – 0,87 ± 0,09%. Преобладают в этот период одиночные фрагменты (рис. 4) и неклассифицированные аномалии. Для А. fistulosum во втором и четвертом вариантах опыта встречались клетки с одиночными фрагментами, мостами и неклассифицированными аберрациями, в третьем варианте опыта – клетки с одиночными и двойными фрагментами, мостами и неклассифицированными аномалиями.

Рис. 4. Клетка А. fistulosum с одиночным фрагментом

За март – май 2017 г. наибольший эффект по тесту хромосомных аберраций наблюдался для А. fistulosum в четвертом варианте опыта и составил – 0,93 ± 0,16%, наименьший во втором варианте опыта – 0,17 ± 0,08%, в третьем варианте опыта – 0,70 ± 0,08%. В этот период преобладают хромосомные аберрации с одиночными фрагментами, мостами (рис. 5) и неклассифицированными аномалиями.

Рис. 5. Клетка А. fistulosum с одиночным мостом

Наибольший выход хромосомных аберраций за июнь 2017 г. наблюдался для А. fistulosum в четвертом варианте опыта и составил 1,70 ± 0,37%, наименьший во втором варианте опыта – 0,63 ± 0,11%, в третьем варианте опыта – 1,03 ± 0,11%. Преобладающим типом хромосомных аберраций в этот период являются одиночные фрагменты и неклассифицированные аномалии.

Частота и поврежденнoсть клеток за июль 2017 г. представлены в таблице 2.

Таблица 2

Частота хромосомных аберраций А. fistulosum, индуцированных водой закрытых водоемов в пробе за июль 2017 г.

Вариант опыта

Всего клеток с аберрациями

Процент клеток с аберрациями

Спектр аберраций, %

с одиночнымифрагментами

с двойными фрагментами

с мостами

неклас-

сифицированные

1 (к)

?

?

?

?

?

?

2

4,67 ± 1,08

0,47 ± 0,11

0,06 ± 0,04

?

0,06 ± 0,07

0,30 ± 0,19

3

9,67 ± 1,08

0,97 ± 0,11

0,30 ± 0,06

0,16 ± 0,07

0,08 ± 0,03

0,45 ± 0,10

4

21,3 ± 2,94

2,13 ± 0,29

0,64 ± 0,24

?

0,16 ± 0,03

0,77 ± 0,08

 

При проведении цитогенетического анализа нами выяснено, что наибольший выход аберрантных клеток наблюдался в четвертом варианте опыта и составил 2,13 ± 0,29%. Во втором и третьем вариантах опыта число хромосомных аберраций понижалось, причем это явление наиболее выражено во втором варианте опыта. Преобладающим типом хромосомных аберраций в этот период являются одиночные фрагменты, мосты и неклассифицированные аберрации.

За август 2017 г. наибольший эффект по тесту хромосомных аберраций наблюдался для А. fistulosum в четвертом варианте oпыта и составил 1,50 ± 0,12%, наименьший во втором варианте опыта – 0,53 ± 0,11%, в третьем варианте опыта – 0,93 ± 0,18%. В данный период встречались все типы хромосомных аберраций: одиночные и двойные фрагменты, мосты и неклассифицированные аберрации.

Заключение

Цитогенетический анализ на растительном тест-объекте показал, что вода из закрытых водоемов обладает выраженными, зафиксированными в каждый месяц года, мутагенным и токсическим эффектами, что связано с понижением всхожести семян A. fistulosum, прoлиферативной активности клеток лука и повреждением чаще всего не одной, а нескольких хромосом одновременнo. Максимальный мутагенный и токсический эффекты зафиксированы в летний и осенний периоды в воде из пруда Стадион Старт, минимальный – весной в воде из Лесного озера. Полученные результаты исследования могут быть использованы для принятия практических мер регионального характера при решении вопроса о допустимости разрешения купания в летний период в закрытых водоемах г. Саранска.


Библиографическая ссылка

Лабутина М.В., Маскаева Т.А., Чегодаева Н.Д. ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ВОДЫ ЗАКРЫТЫХ ВОДОЕМОВ Г. САРАНСКА // Современные проблемы науки и образования. – 2017. – № 6.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=27315 (дата обращения: 24.02.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074