Віддалені генетичні наслідки аварії на Чорнобильській АЕС (на прикладі озимої пшениці) - Автореферат

Розвиток атомної промисловості, випробування ядерної зброї, аварії на атомних реакторах різного походження призводять до локальних підвищень рівня діючих радіаційних доз і до глобального збільшення фону іонізуючих випромінювань (Петин, Жураковская, Пантюхина и др., 1999). На даний час існуючі результати експериментів не дають можливості дати обєктивну оцінку ефективності низьких доз мутагенних факторів в індукуванні мутацій у живих організмів. В той же час, не зважаючи на ряд досліджень, присвячених генетичній активності хронічної дії радіації зони відчуження ЧАЕС (Гродзинский, Булах, Гудков, 1995; Моргун, Логвиненко, 1996; Шевченко, Кальченко, Абрамов и др., 1999 та ін.), залишається не вивченим питання інтенсивності та характеру мутаційних процесів у віддалені строки після аварії. Визначити цитогенетичну активність радіонуклідних забруднень у зоні відчуження ЧАЕС через 13 років після аварії та низьких доз фізичних і хімічних мутагенних факторів. Вивчити ефективність радіонуклідних забруднень і низьких доз мутагенних факторів у рослин другого і третього покоління за частотою прояву видимих мутацій.У першому розділі роботи подано огляд літератури, в якому узагальнені літературні дані стосовно різноманітності природніх і антропогенних мутагенних факторів у навколишньому середовищі та наслідків їх впливу в низьких дозах на спадкові структури живих організмів. У дослідах використовували також гостру дію гамма-променів у дозах 0,5, 1, 5, 10, 25, 50, 100, 200, 300 Гр та водних розчинів НДМС 0,005; 0,01%, ДАБ 0,05; 0,1%, НМБ 0,01; 0,05%, НМС 0,0001; 0,00025; 0,0005; 0,001; 0,0025; 0,005; 0,01% на повітряно-сухе насіння. Вивчення мутаційної мінливості озимої пшениці, викликаної радіоактивним забрудненням зони відчуження ЧАЕС, гамма-променями, хімічними мутагенами проводили в польових умовах протягом вегетації рослин. Дози 50, 100, 200, 300 Гр у Донецької 48 викликають таку частоту порушень хромосом: 2,3±0,5%; 9,6±0,5%; 30,7±1,5%; 47,2±1,6%, при контролі 0,2±0,14%, а в Одеської 161 - 4,6±0,7%; 12,1±1,0%; 44,6±1,6%; 57,2±1,6% відповідно, при контролі 0,3±0,17%. Дози в межах 1-5 Гр індукують приблизно однакову кількість фрагментів і мостів хромосомного типу.При дозах 10 і 25 Гр дицентрики є достовірно переважаючим типом аберацій, серед яких поодиноко зустрічаються кільця та відстаючі хромосоми.Частота утворення хромосомних перебудов при дії низьких доз гамма-променів у 11,5-14,7 і хімічних мутагенів у 8,0-16,5 рази перевищує спонтанний рівень. Низькі дози гамма-променів і хімічних мутагенів викликають в озимої пшениці збільшення частоти видимих мутацій в 6,4-14,6 і 3,2-14,1 рази відповідно, проти спонтанного рівня. Низькі дози гамма-променів і хімічних мутагенів викликають максимальну кількість господарчо-цінних мутацій і продуктивних форм, що свідчить про доцільність їх використання в селекційній роботі. Високий рівень мутаційної мінливості вказує на генетичну небезпеку для живих організмів появи низьких доз фізичних і хімічних мутагенних факторів у навколишньому середовищі. Генетична активність низьких доз мутагенних чинників свідчить про необхідність проведення моніторингу не лише в районах техногенних катастроф, але й у місцях, що межують із джерелом забруднення і можуть бути носіями низьких доз мутагенних факторів.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

1. Через 13 років у зоні аварії на ЧАЕС спостерігається досить високий рівень генетичної активності радіонуклідних викидів. Частота хромосомних аберацій в 5,3-6,8 рази й видимих мутацій в 12,5-16,7 рази перевищує спонтанний рівень.

2. Хронічна низькодозова дія радіації, починаючи з другого мутантного покоління, призводить до зниження продуктивності популяцій і в кінцевому результаті - до втрати типовості сортів.

3. Хронічна дія радіоактивного опромінення зони відчуження ЧАЕС викликає широкий спектр переважно мікромутацій. Поява мутантів озимої пшениці з господарчо-цінними ознаками з частотою 1,00-1,70% вказує на необхідність використання радіоактивно забрудненої зони, як полігону для створення вихідного селекційного матеріалу.

4. Частота утворення хромосомних перебудов при дії низьких доз гамма-променів у 11,5-14,7 і хімічних мутагенів у 8,0-16,5 рази перевищує спонтанний рівень. Спектр аберацій переважно включає хромосомні розриви при дії гамма-променів та поодинокі фрагменти й хроматидні мости при дії хімічних мутагенів.

5. Низькі дози гамма-променів і хімічних мутагенів викликають в озимої пшениці збільшення частоти видимих мутацій в 6,4-14,6 і 3,2-14,1 рази відповідно, проти спонтанного рівня. Спектр їх, при дії низьких доз гамма-променів, розширюється і часто включає мікромутації. Зменшення концентрації хімічних мутагенів не викликає закономірних змін у спектрі видимих мутацій.

6. Низькі дози фізичних та хімічних мутагенних факторів проявляють безпорогову дію, зберігаючи свою генетичну активність при зменшенні дози в 600 і 300 разів, відповідно, від критичних.

7. Підвищення концентрації хімічних мутагенів супроводжується зростанням співвідношення поодиноких фрагментів до хроматидних мостів, що дозволяє при тестуванні хімічних мутагенів у навколишньому середовищі визначати величину їх концентрації.

8. Низькі дози гамма-променів і хімічних мутагенів викликають максимальну кількість господарчо-цінних мутацій і продуктивних форм, що свідчить про доцільність їх використання в селекційній роботі.

9. Високий рівень мутаційної мінливості вказує на генетичну небезпеку для живих організмів появи низьких доз фізичних і хімічних мутагенних факторів у навколишньому середовищі.

Підвищення рівня мутаційної мінливості в зоні ЧАЕС свідчить про генетичну загрозу всьому живому і потребує обстеження всієї території України, особливо в зонах атомних електростанцій та введення державної служби генетичного контролю за їх експлуатацією. Генетична активність низьких доз мутагенних чинників свідчить про необхідність проведення моніторингу не лише в районах техногенних катастроф, але й у місцях, що межують із джерелом забруднення і можуть бути носіями низьких доз мутагенних факторів.

ОСНОВНІ РОБОТИ, ОПУБЛІКОВАНІ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. 1.Якимчук Р.А, Моргун В.В. Генетична активність низьких доз фізичних та хімічних мутагенних факторів на озимій пшениці // Науковий вісник Ужгородського державного університету. Серія Біологія. - 2000. - №8. - С. 167-171.

2. 2.Моргун В.В., Логвиненко В.Ф., Якимчук Р.А. Скринінг генетичної післядії радіонуклідних забруднень через 13 років з часу аварії на Чорнобильській АЕС // Доп. НАН України. - 2001. - №3. - С. 226-231.

3. 3.Якимчук Р.А., Моргун В.В., Логвиненко В.Ф. Генетические последствия радионуклидного загрязнения зоны отчуждения через 13 лет после аварии на Чернобыльской АЭС // Физиология и биохимия культурных растений. - 2001. - Т. 33, №3. - С. 226-231.

4. 4.Якимчук Р.А. Генетична активність низьких доз хімічних мутагенних факторів на озимій пшениці // Проблеми фізіології рослин і генетики на рубежі третього тисячоліття: VII Конференція молодих вчених (Київ, 18-20 жовтня 2000 р.): Тез. доп. - Київ: Україна-СВІТ, 2000. - С. 113.

5. 5.Моргун В.В., Логвиненко В.Ф., Якимчук Р.А. Генетична післядія радіонуклідного забруднення зони відчуження ЧАЕС на прикладі озимої пшениці // Пятнадцять років Чорнобильської катастрофи. Досвід подолання: Міжнародна конференція (Київ, 18-20 квітня 2001 р.): Тез. доп. - Ч. 2. - Київ: Чорнобильінтерінформ, 2001. - С. 39.

6. 6.Якимчук Р.А. Генетичні наслідки низькодозової дії гамма-променів та хімічних мутагенів на прикладі озимої пшениці // Современные проблемы генетики, биотехнологии и селекции растений: Международная конференция молодых ученых (Харьков, 2-7 июля 2001 г.): Тез. докл. - Харьков: Изд. Ротапринт ИР УААН, 2001. - С. 288.

7. 7.Yakimchuk R. Cytogenetic effect of Triticum aestivum L. acute gamma-irradiation // Conference on genetics and molecular biology for students and young scientists devoted to 100-th anniversery of genetics (Lviv, 20-22 April 2000). - Lviv: Edition by “SPOLOM”, 2000. - P. 112.