ИССЛЕДОВАНИЕ БИОМОРФОЛОГИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ В ДВУХ ПОКОЛЕНИЯХ SOLANUM MELONGENA L., СЕМЕНА КОТОРОГО ПЕРЕД ПЕРВЫМ ПОСЕВОМ ПОДВЕРГЛИСЬ К ВОЗДЕЙСТВИЮ Γ — ЛУЧЕЙ ПРИ РАЗНЫХ ДОЗАХ

Караева Камала Гюльоглан кызы, аспирант, Институт Радиационных Проблем Национальной Академии Наук Азербайджана, город Баку (Азербайджан);

Джафаров Элимхан Сулеймано оглы, доктор биологических наук, профессор, Институт Радиационных Проблем Национальной Академии Наук Азербайджана, город Баку (Азербайджан).

Аннотация

В научной литературе относительно процессов, происходящих во втором поколении растений, имеются незначительные, а иногда и противоречивые данные. Предполагают, что наблюдаемый в первом поколении отрицательный эффект может превратиться к положительному эффекту или еще больше усилиться во втором поколении. В случае больших доз отрицательный эффект может сохраняться даже в третьем поколении.

Для прояснения этих вопросов мы исследовали рост и развитие плодов в двух поколениях баклажана, семена которого перед первым посевом подверглись воздействию γ- облучения при разных дозах. Показано, что плоды второго поколения по биометрическим показателям отличаются от плодов, как первого поколения, так и контрольного. Второе поколение, как правило, характеризуется более интенсивным развитием и накоплением биомассы.

Summary

In the scientific literature regarding the processes taking place in the second-generation of plants, there are insignificant and sometimes also contradictory information. It is assumed that the observed in the first generation the negative effect can turn into a positive effect and could further worsen in the second generation. The negative effect can be stored even in the third generation at the case large doses.

In order to clarify these issues, we examined the growth and development of the fruits of eggplant in two generations, the seeds which before the first sowing were exposed to γ- irradiation at different doses. We have shown that the biometric parameters of fruits of second generation are different from both fruit of first generation and fruit of the control. Second generation usually characterized by intense development and biomass accumulation.

Ключевые слова.  Solanum melongena L.; биометрические показатели;  семена; облучение γ-лучами  

Keywords. Solanum melongena L .; biometrics; seeds; exposed to γ- irradiation

В связи с обострением экологического кризиса большое значение приобретает задача повышения устойчивости растений к воздей ствию неблагоприятных факторов внешней среды. Одним из таких значимых факторов окружающей среды, определяющих биоразнообразие и продуктивность растений, является ионизирующее излучение.

Известно, что одной из интересных особенностей влияния ионизирующей радиации на растения является то, что ее последствие можно обнаружить и в последующих поколениях. К сожалению, по отдаленным последствиям влияния радиации в литературе нет единого мнения.

Кроме того, для повышения продуктивности сельскохозяйственных растений в некоторые время перед посевом их семена подвергались к облучению гамма лучей. При этом основывались на том факте, что в определенных условиях малая доза радиации может стимулировать рост и развитие растений, что больше всего проявляется в их биометрических свойствах и репродуктивности.

Тогда возникают вопрос, в какой форме сохраняются первичные эффекты в облученном организме в течение этого времени?

Для прояснения этого вопроса мы исследовали реакцию Solanum melongena L. (баклажан) к воздействию γ — радиации. Семена этого растения при этом перед первым посевом подверглись воздействию γ — облучению в дозах 1, 5, 10, 50, 100, 200, 300 и 400 Гр с применением Со60. Мощность дозы во всех случаях составляла 0,048 Гр/сек.

Облученные семена, также и семена второго поколения вместе с их контрольными образцами выращивались на опытном участке Института растениеводства (соответственно рис.1а и 1в).

Рис.1

Рис. 1.  Вид опытных участков (а —  для первого поколения, в –для второго поколения).

В конце вегетационного периода плоды растений собраны и определены их биометрические показатели.

Семена этих же плодов были сохранены в специальных условиях и были использованы для последующего посева (эти семена не облучались). В конце вегетационного периода второго поколения снова были определены биометрические показатели плодов.

На рисунках 2 – 4 представляем результаты биометрических измерений (среднее значения измеряемых величин) для плодов, как первого, так и второго поколения.                                Рис.2

Рис.2.  Средняя масса баклажана при разных дозах поглощения (а —  для первого поколения, в -для второго поколения).Рис.3

Рис. 3.  Средняя длина баклажана при разных дозах поглощения  (а —  для первого поколения, в -для второго поколения).Рис.4

Рис. 4. Средний диаметр баклажана при разных дозах поглощения (а — для первого поколения, в — для второгопоколения).

Из графиков видно, что для первого поколения растения по сравнению с контролем имеется ярко выраженное доза -зависимое различие в размерах и массах плодов. При этом имеет место, как стимулирование, так и ингибирования роста и массы плодов. Стимулирование и ингибирование проявляется в разных дозовых областях. Результаты показывают, что ионизирующее излучение в малых дозах (в области доз 1 — 5 Гр) не вызывает заметных изменений в биометрических показателях плодов. Однако, дальнейшее увеличение дозы излучения приводит к увеличению, как массы, так и размеров плодов. График доза-завимсимого изменения массы и размеров плодов имеет максимума при дозе 50 Гр. А в области больших доз облучение семян приводит к заметному уменьшению массы и размеров плодов. С увеличением дозы ускоряется уменьшение размеров и массы плодов.

Можно предположить, что если ионизирующее излучение в интервале дозы от 10 до 50 Гр для первого поколения играет роль стимулятора, ускоряющего накопление биомассы плодов баклажана, то оно в области дозы от 100 до 400 Гр подавляет развитию плодов. По всей вероятности, стимулирование роста и развития растения при низких дозах облучения семян связано с ускорением деление меристемовых клеток, а подавление развитие плодов при больших дозах является результатом потери способности их деления.

Отметить, что облучение перед посевом семян разных сельскохозяйственных растений показало, что поглощенная доза, стимулирующая развитие растений, существенным образом зависит от радиочувствительности семян [1]. А также разными учеными установлено, что облучение семян по-разному влияет на развитие растений. Например, облучение семян помидора при дозе 2 кРад (20 Гр) перед посевом демонстрировало резкое увеличение индекса быстрого развития (по сравнению с контролем 143 %) [2]. Повышение продуктивности помидора, семена которых перед посевом были облучены  при дозах 5 – 10 Гр показано и в работе Малцевой [3].

В случае облучения семян некоторых других сельскохозяйственных растений при дозах 100 — 200 рад (мощность дозы 5-10 рад/мин) также был наблюден эффект стимулирования развития [4].

Облучение семян озимый пшеницы (сорт Диамант) γ — лучами Co60 при дозах 10, 50, 100 и 200 Гр (мощность дозы 7 Гр/мин) показало, что дозы облучения 10 и 50 Гр почти не влияет на биомассу и продуктивность растений. А дозы выше 100 Гр (в частности, 200 Гр) приводят к уменьшению продуктивности [1]. Предпосевное облучение семян ячменя сорта Черновец при дозах 10, 30, 50 и 200 Гр (мощность дозы 10 Гр/мин) также показало, что 10 Гр ни как не влияет на продуктивность растений. Однако облучение семян при дозах 30 и 50 Гр наблюдается увеличение, как вегетативной массы, так и массы плодов растения [5].

Интересно, что результаты, полученные нами, по биометрическим показателям плодов второго поколения существенно отличаются от результатов первого поколения. При этом характер доза-зависимого изменения биометрических показателей плодов второго поколения также отличается от первого. Другими словами, изменения, наблюдаемые в первом поколении, не повторяются во втором поколении. Семена баклажана, показывающие в первом поколении высокую чувствительность к воздействию радиации в области низких доз, во втором поколении почти не реагируют на такое воздействие. Так как плоды этого растения, как по размеру, так и по массе не отличаются от плодов контрольного растения.

Можно предположить, что под действием малых доз радиации в первом поколении растения формируются адаптационно приспособительные признаки. А как результат этого во втором поколении не наблюдается заметных изменений. Другими словами, положительный эффект малых доз радиации в первом поколении, скорее всего,  связан с нарушением в системе ДНК, что сопровождается с интенсивным накоплением органических веществ.  Нарушение в системе ДНК, имеющее место в первом поколении,  восстанавливается в следующим поколении.

В самом деле, нецелесообразно связать причину этих долговременных изменений, происходящих в организме, с первичными наращениями в физиологобиохимической системе облученных семян. По всей вероятности, причиной долговременного  сохранения в организме радиационных эффектов является изменения, происходящие в малоподвижной системе ДНК.

Большие дозы, как в случае первого поколения, ингибируют развитию плодов. Можно предположить, что повреждения, имеющиеся место при больших дозах в первом поколении  растения, сохраняется и  во втором поколении.

Слeдует отметить, что в научной литературе относительно процессов, происходящих во втором поколении растений, имеются противоречивые данные. Так, например,  показано, что наблюдаемый в первом поколении отрицательный эффект может превратиться к положительному эффекту во втором поколении [6].  В другой работе показано, что для ячменя, семена которого перед посевом облучались при дозе 10000 Р (R), наблюдаемый в первом поколении отрицательный эффект еще больше усиливается во втором поколении. В случае больших доз отрицательный эффект может сохраняться и в третьем поколении. А в случае низких доз продуктивность растений второго поколения не отличалась от контрольного [7].

Список использованных источников

  1. Кузин А.М. Предпосевное облучение семян сельскохозяйственных культур. Под ред. М., Изд-во АН СССР,1963.160с.
  2. Kumar S., Kumar S., Singh B. et al. Influnce of gamma irradiation of seed on growth, sex-expression and yield in sponge gourd (Luffa cylindrica L.) // Plant Arch. 2002, 2, № 2, C. 225-227.
  3. Малцева С. Влияние сроков высева на проявление радиостимуляционного эффекта у томатов // Радиобиология. 1979, т.19. вып.1. C.152.
  4. Suess S., Grosse W. The effekt of low doses of γ-radiation on plant growrh // Nucl. Sci. Abstrs. 1969, V.23(12), P. 22433.
  5. Савин В.Н. Действие ионизирующего излучения на целостный растительный организм. М.: Энергоиздат, 1981. 146 c.
  6. Глущенко И.Е. Захарова Г.М. Труды Института генетики, 27. М. 1960, 304-310, 21.
  7. Миллер А.Т. Радиационное последствие на рост растений. В кн. Ионизирующие излучения в биологии. Рига. 1965. С.33-39.

Post a comment

Book your tickets