Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,737

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКСИЧНОСТИ ТКАНЕВЫХ СОКОВ НЕКОТОРЫХ ВИДОВ РАСТЕНИЙ МЕТОДОМ БИОИНДИКАЦИИ

Попова Е.И. 1
1 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тобольская комплексная научная станция УрО РАН
Каждый вид, обладая генотипической специфичностью и свойственной ему степенью пластичности, по-разному реагирует на воздействие окружающей среды. Биоиндикация на тканевом и клеточном уровнях основана на узких пределах протекания биотических и физиологических реакций. Её достоинства заключаются в высокой чувствительности к нарушениям, позволяющим выявить даже незначительные концентрации поллютантов, и выявить их быстро. Именно на этих уровнях возможно наиболее ранее выявление нарушений среды [2]. В работе исследовался митоз корневой меристемы Allium cepa L. В процессе лабораторного опыта фиксировали частоту аномальных и нормальных митозов в клетках корневых меристем лука репчатого (Allium cepa L.), обработанного экстрактами, различной концентрации (0,5 %, 1%, 5,0%) Plantago major L.и Plantago media L., произрастающих в антропогенных районах г. Тобольска.
биоиндикация
Allium cepa L.
Plantago major L.
Plantago media L.
митоз
корневые меристемы
модельные участки
1. Виноградов А.П. Основные закономерности в распределении микроэлементов между растениями и средой // Микроэлементы в жизни растений и животных. М.: Наука, 1985, - С. 7-20.
2. Голубев В.Н. Материалы к эколого- морфологической и генетической характеристике жизненных форм травянистых растений // Ботанический журнал. -1987. - Т.42, № 7. - С. 1055- 1072.
3. Николаева М.Г., Разумова М.В., Гладкова В.Н. Справочник по проращиванию покоящихся семян. - Л.: Наука, 1985. -347с.
4. Паушев З.П. Практикум по цитологии растений.- М.: Колос, 1980.- 304 с.
5. Шихшабекова Б.И., Шихшабеков М.М. Биоиндикаторы для оценки состояния окружающей среды // Современные наукоемкие технологии. - 2004. № 2. - С. 60-65.
Биоиндикация экологического состояния природных комплексов является одним из наиболее перспективных методов изучения влияния различного рода загрязнений на живые организмы [5]. Это метод обнаружения и оценки воздействия абиотических и биотических факторов на живые организмы при помощи биологических систем. Биоиндикация может проводиться на уровне макромолекул, клетки, организма, популяции, сообщества и экосистемы. Чувствительными биоиндикаторами могут служить как отдельные организмы, так и клетки. Чтобы разобрать тот или иной способ биоиндикации на этом уровне, необходимо выяснить механизмы действия поллютантов [1,3].

Хорошим показателем загрязнения среды может служить повышенная концентрация поллютантов в клетках живых организмов.

Цель исследования: изучить токсичность тканевых соков P. major L. и P. media L., обусловленную аккумуляцией тяжелых металлов, на биологические объекты (корневые меристемы лука репчатого Allium cepa L.)

Материал и методы исследования

В шести районах города Тобольска с учетом близости удаленности от центра города основных промышленных объектов и автомагистралей, были подобраны по одному типичному для района города участку с различной степенью антропогенной нагрузки от малозначимой (участок № 3) до сильной (участок № 1).

Свежий сок из тканей листьев и корней Plantago major L.и Plantago media L., собранных на перечисленных выше участках, разводили спиртом (96%) и дистиллированной водой до нужной концентрации. Оптимальное увлажнение достигалось при прибавлении в чашку 5 мл исследуемого раствора. В качестве исследуемого фактора брали спиртовую вытяжку сока корней Plantago major L. и Plantago media L. разной концентрации (0,5 %, 1%, 5,0%) из тканей растений модельных участков 1- 6. После этого высевали семена Allium cepa L. по 20 штук в 3 чашки на вариант. Эксперимент проводился по стандартной ацетоорсеиновой методике [4]. Корешки лука извлекали из экстракта и фиксировали в уксусном алкоголе (спирт 3 части и ледяная уксусная кислота 1 часть), после чего промывали вначале разведенной в воде соляной кислотой (1 часть кислоты и 1 часть воды), затем окрашивали 2 %-ным раствором ацетоорсеина (5-10 капель на 10 мл ледяной уксусной кислоты). В ходе работы поставлено 12 серий опытов, в которых использовано 2160 семян Allium cepa L.

Результаты исследований и их обсуждение

В процессе эксперимента фиксировали частоту аномальных и нормальных митозов в клетках корневых меристем лука репчатого (Allium cepa L.). В опытных вариантах, где семена Allium cepa L. были подвержены воздействию 0,5%-ным раствором сока из листьев Plantago major L., зарегистрированы следующие результаты. Число аномальных митозов контрольного модельного участка №3 равно 162. Это больше, чем на участках с антропогенной нагрузкой №1 (337), № 2 (649) и № 4 (299) (табл.1).

Таблица 1

Частота аномальных митозов в клетках корневой меристемы Allium cepa L., обработанной экстрактами P. major L., произрастающего на разных участках г. Тобольска, n=20

Модельный участок

Концентрация,%

Всего митозов, шт.

Число аномальных митозов, %

шт.

%±m %

ТНХК

0,5

1080

337

31,20±2,52*

ТГМЗ

0,5

1820

649

35,66±1,88*

Контроль

0,5

1603

162

10,11±2,37

ТЗЖБИ

0,5

1540

299

19,42±2,29*

Никольский взвоз

0,5

1024

281

27,44±2,66*

9 мик-он

0,5

1214

337

27,26±2,44*

ТНХК

1,0

1115

362

32,47±2,46*

ТГМЗ

1,0

1314

388

29,53±2,32*

Контроль

1,0

1420

98

16,90±3,79

ТЗЖБИ

1,0

1243

272

21,89±2,51

Никольский взвоз

1,0

963

211

21,91±2,85

9 мик-он

1,0

1017

224

22,03±2,77

ТНХК

5,0

1013

412

40,67±2,42*

ТГМЗ

5,0

1120

545

48,66±2,14*

Контроль

5,0

1036

45

14,34±5,22

ТЗЖБИ

5,0

1151

493

42,83±2,23*

Никольский взвоз

5,0

1020

289

28,85±2,67*

9 мик-он

5,0

1056

274

25,95±2,65

Примечание: * - различия с контролем достоверны на уровне Р < 0,05

В таблице 2 приведены показатели, характеризующие влияние растворов сока растения Plantago major L. на число нормальных митозов в клетках корневых меристем Allium cepa L. Самая низкая (0,5%) концентрация оказывала стимулирующее действие на всхожесть семян, высокие дозы угнетающе действовали на всхожесть. При концентрации раствора 5% , видим следующие результаты: № 3 (контроль) - 991; №1 - 601; № 2 - 575; №4 - 658 номальных митозов.

Таблица 2

Частота нормальных митозов в клетках корневой меристемы Allium cepa L., обработанной экстрактами P. major L., произрастающего в разных районах г. Тобольска, n= 20

Модельный участок

Концентрация,%

Всего митозов, шт.

Число нормальных митозов, %

шт.

%±m %

ТНХК

0,5

1080

743

68,80±1,70*

ТГМЗ

0,5

1820

1171

64,34±1,40*

Контроль

0,5

1603

1441

89,89±0,79*

ТЗЖБИ

0,5

1540

1241

80,58±1,12

Никольский взвоз

0,5

1024

743

72,56±1,64*

9 мик-он

0,5

1214

877

72,24±1,51*

ТНХК

1,0

1115

753

67,53±1,71*

ТГМЗ

1,0

1314

926

70,47±1,50*

Контроль

1,0

1420

1322

93,10±0,70

ТЗЖБИ

1,0

1243

971

78,11±1,33*

Никольский взвоз

1,0

963

752

78,09±1,51*

9 мик-он

1,0

1017

793

77,97±1,47*

ТНХК

5,0

1013

601

59,33±2,00*

ТГМЗ

5,0

1120

575

51,34±2,08*

Контроль

5,0

1036

991

95,66±0,65

ТЗЖБИ

5,0

1151

658

57,17±1,93*

Никольский взвоз

5,0

1020

713

71,15±1,70*

9 мик-он

5,0

1056

782

74,05±1,57*

Примечание: * - различия с контролем достоверны на уровне Р < 0,05

Результаты проведенных опытов с экстрактом Plantago media L. показали, что даже в самой низкой 0,5% концентрации сок из растения Plantago media L. оказывал значимое влияние на клетки растений (табл. 3). При действии 0,5% концентрации раствора число аномальных митозов в клетках Allium cepa L. модельного участка №3 равно 56 шт., этот показатель значительно ниже, чем на участке №1 (369 шт.).

Таблица 3

Частота аномальных митозов в клетках корневой меристемы Allium cepa L., обработанной экстрактами P. dia L., произрастающего на разных участках г. Тобольска, n=20

Модельный участок

Концентрация,%

Всего митозов, шт.

Число аномальных митозов, %

шт.

%±m %

ТНХК

0,5

915

369

40.33±2.55*

ТГМЗ

0,5

918

295

32.15±2.72*

Контроль

0,5

1012

56

5.53±0.71

ТЗЖБИ

0,5

952

137

14,39±2.99*

Никольский взвоз

0,5

948

127

13.40±3.02*

9 мик-он

0,5

946

161

17.01±2.96*

ТНХК

1,0

874

242

27.69±1.52*

ТГМЗ

1,0

892

198

22.20±2.95*

Контроль

1,0

873

71

8.13±3.24

ТЗЖБИ

1,0

963

346

35.93±2.58*

Никольский взвоз

1,0

896

82

9.15±3.18

9 мик-он

1,0

925

126

13.62±3.06

ТНХК

5,0

771

257

33.33±2.94*

ТГМЗ

5,0

954

240

25.16±2.80*

Контроль

5,0

1002

88

8.78±3.02

ТЗЖБИ

5,0

915

192

20.98±2.94*

Никольский взвоз

5,0

879

83

9.44±3.21

9 мик-он

5,0

973

172

17.68±2.91*

Примечание: * - различия с контролем достоверны на уровне Р < 0,05

Анализ результатов действия экстракта показал, что на участках с наибольшей антропогенной нагрузкой происходило уменьшение доли нормальных митозов (табл. 4). Сопоставление этих данных с данными таблицы 3 позволяет увидеть, что в целом число нормальных митозов в клетках Allium cepa L. выше, чем число аномальных. Это связано с тем, что в результате загрязнения менялась концентрация тяжелых металлов в тканях растений.

Таблица 4

Частота нормальных митозов в клетках корневой меристемы Allium cepa L., обработанной экстрактами P. dia L., произрастающего на разных участках г. Тобольска, n=20

Модельный участок

Концентрация,%

Всего митозов, шт.

Число нормальных митозов, %

шт.

%±m %

ТНХК

0,5

915

546

59,67±2,22*

ТГМЗ

0,5

918

623

67,86±1,87*

Контроль

0,5

952

815

85,61±1,23

ТЗЖБИ

0,5

1012

956

94,46±0,74*

Никольский взвоз

0,5

948

821

86,60±1,19

9 мик-он

0,5

946

785

82,98±1,34

ТНХК

1,0

874

632

72,31±1,78*

ТГМЗ

1,0

892

694

77,80±1,58*

Контроль

1,0

873

802

91,87±0,97

ТЗЖБИ

1,0

963

617

64,07±1,93*

Никольский взвоз

1,0

896

814

90,85±1,01

9 мик-он

1,0

925

799

86,38±1,21*

ТНХК

5,0

771

514

66,67±2,08*

ТГМЗ

5,0

954

714

74,84±1,62*

Контроль

5,0

1002

914

91,22±0,94

ТЗЖБИ

5,0

915

723

79,02±1,51*

Никольский взвоз

5,0

879

796

90,55±1,04

9 мик-он

5,0

973

801

82,32±1,34*

Примечание: * - различия с контролем достоверны на уровне Р < 0,05

Выводы

При воздействии экстракта подорожников разной концентрации (0,5 %, 1%, 5,0%), взятых из участков с высокой степенью загрязнения, на клетки корневой меристемы лука репчатого обнаружено увеличение количества аномальных митозов (19,42 - 48,66% P. major L; 13,40 - 40,33% P. media L.) по сравнению с контролем (5,53-8,78% P. major L.; 10,11-16,90% P. media L.). Таким образом, прослеживалась закономерность: чем выше степень загрязнения, тем больше накапливалось тяжелых металлов в наблюдаемых растениях, что вызывало увеличение количества аномальных митозов.

В дальнейшем представляется важным провести сравнение информативной ценности данных, полученных с помощью разных биообъектов, сопоставить особенности их изменений в условиях интенсивного антропогенного воздействия на экосистемы.

Рецензенты:

Харитонцев Б.С., д.б.н., профессор кафедры Биологии и МПБ Филиала ФГБОУ ВПО ТюмГУ в г. Тобольске, г. Тобольск;

Тестов Б.В., д.б.н., профессор, зав. лабораторией Радиоэкологии ТКНС УрО РАН, г. Тобольск.


Библиографическая ссылка

Попова Е.И. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКСИЧНОСТИ ТКАНЕВЫХ СОКОВ НЕКОТОРЫХ ВИДОВ РАСТЕНИЙ МЕТОДОМ БИОИНДИКАЦИИ // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 5.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=15226 (дата обращения: 24.08.2019).

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 = 1.252