Как известно, одной из интересных особенностей влияния ионизирующей радиации на живые организмы является то, что ее последствие можно обнаружить через определенное время после облучения. В этом плане возникают вопросы, которые еще не нашли своего ответа. Например, в какой форме сохраняются первичные повреждения в облученном организме в течение этого времени? Какие процессы, происходящие в течение этого времени ответственны к возникновению негативных последствий? К чему приведет, в конечном итоге, биохимические превращения, происходящие в клетках? Возможно, ли путем вмешательства предотвратить возникновение нежелательных эффектов?
Для выяснения этих вопросов крайне важно изучение механизмов формирования защитных ответных реакций в неблагоприятных для растений условиях. Отметим, что на сегодняшний день механизмы воздействия радиации на биологические объекты связывают либо с химическими превращениями в клетках (косвенное воздействие) [2], либо с прямым воздействием на ДНК (теория мишени) [4]. На основе механизма косвенного воздействия лежит взаимодействие ионизирующего излучения с молекулами воды и реакции, вызываемые разными ионами и свободными радикалами Н, ОН, которые образуются в результате такого воздействия. Механизмы прямого воздействия связывают с непосредственным влиянием радиоактивного излучения на ДНК и РНК, играющие роль мишени в клетке [4]. При этом имеет место и взаимодействие свободных радикалов с липидами мембран клетки, в результате которого по радикал – цепочечному механизму происходит окисление липидов [6]. Из-за того, что липиды мембран могут быть одной из мишеней активных форм кислорода перекисное окисления липидов могут вызывать значительное структурное повреждение мембран, что могут сопровождаться нарушением функции мембранных белков. Показано, что окисление и повреждение мембран вызывает образованию нескольких конечных продуктов, а малоновый диальдегид является одним из них [6]. При этом степень структурных повреждений определяется уровнем этого продукта.
В представленной работе мы путем определения содержания МДА попытались получить информацию о степени повреждения мембран клеток Solanum melongena L., семена которых перед посевом подверглись к облучению γ — лучей при разных дозах и определить форму сохранения первичных повреждений в следующем поколении этого растения.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.
Объект исследования – Solanum melongena L. ( баклажан).
Оборудования – Источник γ- излучения — Со60, центрифуга —HIMAC —CT 15 RE (United Kingdom), спектрофотометр — JENWAY — 67 Series (United Kingdom).
Определение содержания малонового диальдегида. В основе используемого нами метода [5] лежит реакция между малоновым диальдегидом (МДА) и тиобарбитуровой кислотой, в результате которой при высокой температуре в кислой среде образуется окрашенный триметиновый комплекс. Максимум поглощения этого комплекса приходится на 532 нм.
Для определения содержания МДА свежесобранные листья растений гомогенизировали с 5% -ной трихлоруксусной кислотой, а затем в течение 10 мин при 27°С центрифугировали (12000 g). Далее равные объемы супернатанта и 0,5% — ный тиобарбитуровой кислоты добавляли в 20% -ной трихлоруксусной кислоты и инкубировали при 96°С в течение 30 мин и быстро охлаждали на ледяной бане. После центрифугировании при 12000 g в течение 10 мин определяли оптическую плотность надосадочной жидкости при 532 и 600 нм. Концентрацию МДА рассчитывали по формуле
(где D1 и D2 — оптические плотности при 532 и 600 нм, соответственно; ε — коэффициент поглощения (ε=155 мМ-1 см-1); V1 – общий, V2 — окончательный объем кювет в см-3; I — длина этого кювета в см).
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.
На рисунке представлены полученные нами данные по доза-зависимому
изменению содержания МДА в листьях Solanum melongena L., семена которого перед посевом облучались γ – лучами при разных дозах.
Рис. Динамика доза-зависимого изменения содержания МДА (а — для
первого поколения, б — для второго поколения).
Из результатов, прежде всего, обращает внимание тот факт, что для первого поколения этого растения при малых дозах (от 1 до 10 Гр) с увеличением дозы облучения наблюдается динамика постепенного увеличения содержания МДА. А от 10 до 100 Гр увеличение дозы не приводит к заметному изменению содержания МДА. Дальнейшее увеличение дозы приводит к резкому увеличению продуктов перекисного окисления липидов. Другими словами, если увеличение содержания МДА при низких дозах носит примерно монотонный характер, то при больших дозах оно характеризуется резкорезонансной кривой.
Можно предположить, что при низких дозах с увеличением поглощенной дозы ионизирующего излучения увеличивается масштаб разрушений в мембранах клеток. И, как следствие этого, увеличивается содержание МДА. А при больших дозах ионизирующее излучение причиняет крупномасштабные повреждения в мембранах, в результате которого нарушается их функции и содержание МДА резко увеличивается.
Второе поколение по характеру изменения содержания МДА отличается от первого поколения. Так как в этом случае при низких дозах с увеличением дозы не наблюдается увеличение содержания МДА, наоборот, в интервале дозы от 1 до 50 Гр оно остается почти постоянным. А дальнейшее увеличение дозы, так же как и в случае первого поколения приводит к заметному увеличению продуктов ПОЛ, что продолжается до 400 Гр.
Можно предположить, что в семенах, облученных в малых дозах, формируются адаптационно-приспособительные признаки. Поэтому в этих дозах содержание МДА в следующем поколении почти не отличается от контрольного образца. Однако большие дозы в этом случае, так же как и в случае первого поколения являются губительными для клеток. Скорее всего, адаптивные реакции, являющихся основным сберегающим фактором клеток от воздействия радиации при низких дозах, не имеют место при больших дозах.
Следует 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 [1]. 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 [3].
Список литературы:
- Глущенко И.Е., Захарова Г.М. Тр. Института генетики, 1960, с.304-310.
- Маргулис М.А., Маргулис И.М. О механизме биологического действия ионизирующей радиации. Журнал физической химии, 2005, 79(6), с.1142-1151
- Миллер А.Т. Ионизирующие излучения в биологии. Рига. 1965. с.33-39.
- Цыцугина В.Г., Флору Х., Поликарпов Г.Г. Мультиаберрантные клетки и пикноз ядер у гидробионтов из района с повышенным содержанием радионуклидов. Морской экологический журнал. 2005, 4(1), с. 84-90
- Ohkawa H, Ohishi N, Yagi K.Ohkawa. Assay for lipid peroxides in animal tissues by thiobarbituric acid reaction. Anal Biochem.1979, 95(2), р. 351-358.
- Montiller J.L., Cacas J.L. The upstream oxylipin profile of Arabidopsis thaliana: A tool to scan for oxidative stresses. Plant J. 2004. 40. p.439-450.[schema type=»book» name=»ИССЛЕДОВАНИЕ СОДЕРЖАНИЯ МАЛОНОВОГО ДИАЛЬДЕГИДА В ДВУХ ПОКОЛЕНИЯХ SOLANUM MELONGENA L., СЕМЕНА КОТОРОГО ПЕРЕД ПЕРВЫМ ПОСЕВОМ ПОДВЕРГЛИСЬ К ВОЗДЕЙСТВИЮ γ — ЛУЧЕЙ ПРИ РАЗНЫХ ДОЗАХ» description=»В работе степень повреждения мембран клеток в двух поколениях Solanum melongena L., семена которых перед первым посевом подверглись к облучению γ — лучей при разных дозах, была определена на основе содержания одного из продукта перекисного окисления липидов — малонового диальдегида. Предполагается, что в малых дозах в семенах формируются адаптационно-приспособительные признаки, которые сохраняются и в следующем поколении. А большие дозы в обоих поколениях являются губительными для клеток. » author=»Караева Камала Гюльоглановна, Джафаров Элимхан Сулейманович» publisher=»Басаранович Екатерина» pubdate=»2016-12-15″ edition=»euroasia-science_6(27)_23.06.2016″ ebook=»yes» ]