Введение к работе
Актуальность темы. В Постановлении ЦК КПСС и Совета Нинис-тров СССР от 19 апреля 1974 года "О мерах по ускорение развития молекулярной биологии и молекулярной генетики и использованию их достижений в народном хозяйстве"» материалах ХХУІ съезда КПСС, Продовольственной Программе СССР указывается на необходимость расширить разработку вопросов, способствующих повешении продуктивности сельскохозяйственных растений. Чтобы эффективно осуществлять применение ионизирующих излучений в растениеводстве и селекции, необходимо расширить наши знания о механизме их действия на организмекном и клеточном уровне ( Батнгкн, Савин,1966; Гродзин-ский,1972; Гудков,1972).
Эффекты действия ионизирующего излучения на организмекном уровне изучены достаточно полно. Известно,что облучение семян ячменя в дозах ІООГр и более угнетает рост и развитие растений. При облучении в дозах 5-15Гр наблюдается эффект стимуляции, который однако не всегда повторяется и природа радиостимуляции неодинаково объясняется различными исследователями (Васильев,1962, Кузин, 1977; Савин,1981; БатыгинД982). Для выяснения механизма явления радяосткиуляцни необходимо исследовать клеточный уровень радиобиологических эффектов. Исследование механизмов действия радиационных факторов на клеточном уровне чрезвычайно важно и потому, что эти факторы находят применение для удлинения сроков хранения сельскохозяйственной продукции, получения новых исходных форм для селекции (Куэин,1972; Щербаков,1973,1977; Дрягина,1974).
Изучение онтогенетических и цнтофизяологяческнх механизмов действия ионизирующих излучений имеет огромное значение для практического решения;вопросов охраны окружающей среды. В результате повышения радиоактивного фона на Земле практически все население, .
популяции растений и животных подвергаются облучению малыми дозами ионизирующих излучений, однако до настоящего времени мы не можем дать строгую количественную оценку последствий такого облучения. Поэтому изучение механизмов действия различных доз ионизирующих излучений, в особенности малых, на клеточном уровне является актуальным, так как экстраполяции в этой области чреваты серьезными просчетами, а надеяться на разработку критериев подобия, широко распространенных в технике и физических экспериментах в ближайшее время не приходится, потому что биологические системы по сложности превосходят все те, с которыми имеет дело наука.
Традиционный подход к решению проблемы клеточных механизмов действия облучения связан с анализом частоты и характера хромосомных аберраций. Однако такие изменения с высокой частотой возникают при действии больших доз ионизирующих излучений и выявляются на поздних стадиях митоза { Uvlomtig56; Хвостова, Валева,1959; Шапиро,1962; Сидоров,Соколов,Демин, 1966; Краевой, 1970; Крупнова,1974). При изучении патофизиологических эффектов действия малых доз целесообразно использование методов количественной цитохимии, а также изучение митотической активности клеток.
Цель и задачи исследований.Целью настоящей работы является изучение действия широкого диапазона доз гамма-иадучекия при облучении семян, начиная'от стимулирующих рост и продуктивность растений (5-15Гр) до угнетающих (25,10ОГр), на интерфазное ядро и первый митоз в клетках корневой меристемы зародыша . Конкретные задачи работы сводились к изучению; а) изменения среднего содержания ДНК, содержания фракций ДНК-фуксина, прочно и слабо свя-
4 і
занных с ядерными белками, состояния ДНИ в ядрах клеток, начиная от XZ до 24 часа от начала замачивания семян; б)влияния гамма-облучения на изменение митотического индекса и соотношения клеток, находящихся в различных фазах митоза от 18 до 48 часа от начала замачивания семян.
Новизна исследований, в работе установлено,что действие ионизирующей радиации при облучении семян ячменя в широком диапазоне доз от стимулирующих до угнетающих рост растений (5-ЮОГр) на первый митотический цикл, включая и интерфазу, имеет однотипный повреждающий характер. Степень и время проявления повреждающего влияния облучения оказываются тем сильнее и наступают тем раньше, чем больше доза облучения. Облучение семян в исследуемых дозах вызывает разнообразные радиационные изменения в клетке: задержку продвижения клеток по стадиям интерфазы, ослабление связей ДНК-белок в ДШІ интерфазного ядра, появление радиационной депуриниэации ДНК и значительное повышение содержания ДНК-фуксина в ядрах без предварительного гидролиза;задержку продвижения клеток по фазам митоза и увеличение числа поздних фаз митоза даже при дозе 5 Гр. Показано, что одним из наиболее чувствительных критериев оценки действия ионизирующего излучения является цитохимическое выявление фракций ДНК-фуксина, слабо связанных с белками в хроматине. Установлено, что повышение митотического индекса, выявляемое в различные пострадиационные периоды, обусловлено задержкой продвижения клеток по фазам митоза и накоплением клеток на поздних фазах митоза, или вхождением в митоз внеочередной порции клеток за счет нарушения клеточных корреляций.
Практическая значимость работы. Полученные результаты о повреждающем онтогенетическом действии на семена малых доз гамма-
облучения имеют практическое значение для оценки эффективности использования метода предпосевного облучения семян сельскохозяйственных культур. Данные о радиационной лабилизации связей ДНК-белок в ДШІ интерфазных клеток могут быть использованы для цито-фотометрического метода определения поражающего действия ионизирующего излучения при разработке мероприятий по охране окружающей среды. Полученные в диссертации результаты были включены в методические рекомендации к урокам по общей биологии и рекомендованы для использования на лекциях и практических занятиях по теме: "Деление клетки. Митоз".
Апробация работы. Результаты'исследований были доложены и обсуждены на Всесоюзном симпозиуме "Клеточный цикл" (Ленинград, октябрь 1978), на Первой Всесоюзной конференции по сельскохозяйственной радиологии (Обнинск, июль-август» 1979), на УІІ Всесоюзном симпозиуме "Структура и функции клеточного ядра" (Харьков, май I960), на УIII Всесоюзной конференции по использованию ионизирующих излучений в растениеводстве (Москва, декабрь I960), на совещании "Клеточный цикл растений" (Канев, сентябрь 1981), на I Всесоюзном Биофизическом съезде (Москва, август 1982).
Публикации.. По материалам диссертации опубликовано 7 научных работ.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и выводов. Изложена на 155 страницах машинописного текста, содержит 35 рисунков и приложение. Список использованной литературы включает 05 наименований, из них 61 на иностранных языках.
