Радиобиологические эффекты у растений

Частотный анализ морфогенетических изменений у растений, произрастающих в зоне повышенных уровней хронического облучения.

Хронический режим облучения, сложившийся на территории 30-километровой зоны ЧАЭС после острого периода облучения весной 1986 г., затрудняет понимание природы лучевого поражения многолетних растительных организмов, так как радиоактивная чувствительность всех их компонентов претерпевает существенные изменения в течение годового цикла развития. Интерпретация результатов осложняется и тем обстоятельством, что в ходе облучения наряду с развитием эффектов поражения протекают восстановительные процессы. После острого периода облучения восстановительные реакции у многолетних древесных и кустарниковых пород наблюдали спустя 1−1,5 года. В качестве критериев восстановления использовали интенсивность таких процессов, как корне-, побегои породообразования, физиологические реакции компенсаторного характера. Многолетние деревья сосны не способны к образованию поросли. У них мощным восстановительным потенциалом вегетативного характера обладает крона, имеющая большое количество спящих почек, защищенных круглогодично фотосинтезирующей хвоей. Наблюдения в пост радиационный период (1986;1992) показали, что у сосны при дозе облучения свыше 14 Гр (летальная доза для сосны при остром весеннем облучении) восстановление происходило за счет дополнительного побегообразования из ранее спящих почек.

Этот процесс начинался спустя год после облучения, т. е., в 1987 г., и выражался в появлении в верхней части кроны единичных побегов, представляющих собой пучки очень длинной хвои, сидящей на коротком толстом балласте.

Роль этих побегов заключается в обеспечении минимального уровня ассимиляции, необходимого для поддержания жизнедеятельности не пораженных облучением органов и тканей дерева (корни, древесина ствола и ветки). Подтверждением этого является чрезвычайно высокая интенсивность фотосинтеза хвои таких побегов (в 3−4 раза выше контрольных), что свидетельствует о компенсаторном характере этого процесса.

С каждым последующим годом количество таких побегов в кроне увеличивается, что указывает о возможности постепенного частичного восстановления исходных функций многолетнего растения.

Начиная с вегетационного сезона 1988 г., в зоне сильного и среднего поражения при одних и тех же поглощенных дозах интенсивнее проходило восстановление деревьев более старшего возраста, а прирост побегов последнего года был выше в верхних мутовках, чем в нижних. Выживаемость сильно пораженных деревьев зависит от прироста побегов последнего года, и если прирост составляет около 20% нормальной растительности при наблюдаемых темпах роста, то для восстановления таких деревьев потребуется 2−3 года. Поэтому возможно выживание отдельных деревьев, у которых количество побегов с зеленой хвоей в настоящее время составляет около 5−10%.

Смена вершины дерева — пост радиационная реакция на гибель осевого верхушечного побега, его роль берет на себя один из боковых побегов мутовки, наиболее мощный. Это явление отмечали примерно у 30% сосен и елей, облученных в пределах 11−15 Гр.

Индуцированные мутации могут быть получены воздействием ионизирующей радиации, многими химическими веществами и вирусами.

К ионизирующим агентам, обладающим мутагенной активностью, относятся электромагнитные излучения (гаммаи рентгеновы лучи), корпускулярные излучения (быстрые нейтроны, альфа-частицы).

Интенсивность мутационного процесса под воздействием ионизирующей радиации во многом зависит от дозы, вида и времени воздействия мутагенного фактора, от чувствительности биологического вида, физиологического состояния его тканей и возраста. Так, радиационная чувствительность сперматоцитов обезьян в 2−2,5 раза выше, чем чувствительность аналогичных клеток мышей. Напротив, радиоактивная чувствительность фолликулов обезьян много ниже, чем у мышей и крыс. Ооциты человека в культуре тканей оказались в десятки раз более устойчивы к облучению рентгеновыми лучами, чем ооциты мышей и крыс.

Мутации в соматических клетках встречаются во много раз чаще, чем в зародышевых.

Из многих химических мутагенов, известных в экспериментальной генетике, определенное значение в клинической тератологии могут иметь применяемые в сельском хозяйстве инсектициды, фунгициды и гербициды, некоторые вещества, применяемые в промышленности (формальдегид, акролеин, бензол, мышьяк и др.), пищевые добавки (ароматические углеводороды и др.), противоопухолевые средства (милеран, уретан, сарколизин, эндоксан и др.).

Химические мутагены, так же как и ионизирующая радиация, не имеют порога действия. Любое количество химического мутагена, введенного в организм, может оказать мутагенный эффект.

Такой эффект, в частности, зависит от вида и индивидуальных особенностей животного (у млекопитающих чувствительность выше, чем у дрозофилы), от стадии развития клеток (например, сперматозоиды значительно менее устойчивы к мутагенному действию, чем сперматоциты), от химического строения вещества (соединения обладают более выраженной мутагенной активностью, чем антиметаболиты) и от дозы. Удваивающая доза для человека не определена.

Хорошо известно повреждение хромосомы соматических клеток человека вирусами эпидемического гепатита, гриппа, краснухи, кори, свинки, ветряной оспы и др. радиационный организм биологический Вместе с тем прямыми доказательствами зависимости хромосомных болезней от перенесенных вирусных заболеваний современная наука не располагает. Кроме перечисленных факторов, индуцирующих мутагенез, определенное значение имеет возраст родителей и семейное предрасположение.