Определение токсичности тканевых соков некоторых видов растений методом биоиндикации

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Биология


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УДК 581. 5- 96
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКСИЧНОСТИ ТКАНЕВЫХ СОКОВ НЕКОТОРЫХ ВИДОВ РАСТЕНИЙ МЕТОДОМ БИОИНДИКАЦИИ
Попова Е. И.
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тобольская комплексная научная станция УрО
РАН, г. Тобольск, Россия (626 152, ул. Академика Ю. С. Осипова д. 15), e-mail: popova-3456@mail. ru_
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^ Plantago media L., произрастающих в антропогенных районах г. Тобольска.
Ключевые слова: Биоиндикация, Allium cepa L., Plantago major L., Plantago media L., митоз, корневые меристемы, модельные участки.
CERTAIN TOXIC TISSUE OF CERTAIN PLANT JUICE METHOD BIOINDICATION Popova ЕЛ.
Federal State Institution of Science Tobolsk Complex Scientific Station UD RAS, Tobolsk, Russia (626 152, st.
Academician Osipov d. 15), e-mail: popova-3456@mail. ru_
Each species, possessing genotypic specificity and his characteristic degree of plasticity, reacts differently to their environment. Bioindication at the tissue and cellular level is based on a narrow range percolation biotic and physiological reactions. Its advantages are high sensitivity to disturbances, which allows to identify even small concentrations of pollutants, and to identify them quickly. It is at these levels is possible with the earliest detection of violations of the environment. In this paper we studied the root meristem mitosis Allium cepa L. During the laboratory experiment recorded the frequency of abnormal and normal mitosis in cells of the root meristem of onion (Allium cepa L.), treated with extracts of different concentrations (0. 5%, 1%, 5.0%) Plantago major L. i Plantago media L., growing in anthropogenic areas of Tobolsk.
Keywords: Bioindication, Allium cepa L., Plantago major L., Plantago media L., mitosis, root meristem, model sites.
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 Ь. 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 & lt- 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 & lt- 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. media 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 & lt- 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. media 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 & lt- 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.- 10,1116,90% 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.
Список литературы
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.
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.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой