Влияние гамма-излучения в малых дозах на развитие растений из облучённых проростков Pisum sativum в лабораторных экспериментах

Проблема радиационного облучения организмов актуальна для территорий, где размещены предприятия атомной отрасли. Для биотестирования техногенных факторов воздействия на окружающую среду, включая радиационный фактор, широко используются растительные биотесты. Ранее была показана чувствительность ростовых и цитогенетических параметров биотеста на основе Pisum sativum к действию гамма-облучения, но только в высоких дозах. Целью данной работы являлась оценка влияния гамма-облучения в малых дозах на развитие Pisum sativum в течение 6–10 дней после облучения проростков. В экспериментах использовали семена гороха посевного сорта Радомир из коллекции лаборатории селекции гороха КрасНИИСХ ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН». Проростки гороха облучали источником ¹³⁷Cs в течение 24 и 72 ч, при этом поглощенная доза составила 20 и 62 мГр. После облучения проростки подращивали в климатической камере на гидропонике на протяжении 10 дней (240 ч). Контролем служили необлученные проростки, которые подращивали в идентичных с облученными условиях. В проведенных экспериментах впервые получены достоверные данные о негативных эффектах влияния гамма-облучения (20 и 62 мГр) на развитие гороха посевного спустя 6–10 дней после облучения. Выявлено негативное влияние гамма-облучения на рост основного и боковых корней молодых растений. В экспериментах с облучением проростков гороха подтвержден ранее известный факт, что корни растений являются более чувствительным параметром к облучению по сравнению с побегами. Характер изменения длины основного корня гороха от времени проращивания при дозе 20 мГр описывается линейным уравнением, а для более высокой дозы облучения 62 мГр данные могут быть аппроксимированы логарифмическим уравнением с насыщением. Разный характер зависимости длины корня от времени подращивания после облучения показывает возможную тенденцию роста растения при различных дозах облучения и времени подращивания.

1. ICRP, 2009. Environmental Protection: the Concept and Use of Reference Animals and Plants. International Commission on Radiological Protection (ICRP) Publication 108. Approved by the Commission in October 2008. Published by Elsevier Ltd, 2009. – 242 p.

2. UNSCEAR 2000. Sources and Efects of Ionizing Radiation. United Nations. Report to the General Assembly, with Scientifc Annexes. Vol. II: Efects. Annex G. Biological efects at low radiation doses. United Nations. New York, 2000. – P. 75–161.

3. Low doses of gamma-radiation induce nonlinear dose responses in mammalian and plant cells / S.I. Zaichkina, O.M. Rozanova, G.F. Aptikaeva [et al.] // Nonlinearity in biology, toxicology, medicine. – 2004. – Vol. 2 (3). – P. 213–221.

4. Актуальная радиобиология / Л.А. Ильин, Л.М. Рождественский, А.Н. Котеров [и др.]. – М., 2015. – 240 с.

5. Efect of gamma radiation on morphological, biochemical, and physiological aspects of plants and plant product / S. Jan, T. Parween, T.O. Siddiqi, Mahmooduzzafar // Environ. Rev. – 2012. – Vol. 20. – P. 17–39.

6. Efect of ionizing radiation on physiological and molecular processes in plants / S.V. Gudkov, M.A. Grinberg, V. Sukhov, V. Vodeneev // Journal of Environmental Radioactivity. – 2019. – Vol. 202. – P. 8–24.

7. Non-linear dose response of a few plant taxa to acute gamma radiation / J.T. George, B.B. Patel, V.A. Rane [et al.] // Cytologia. – 2014. – Vol. 79 (1). – P. 103–109.

8. Radioactive contamination of the Yenisei River / S.M. Vakulovsky, I.I. Kryshev, A.I. Nikitin [et al.] // Journal of Environmental Radioactivity. – 1995. – Vol. 29. – P. 225–236.

9. Bolsunovsky A. Artifcial radionuclides in sediment of the Yenisei River // Chemistry and Ecology. – 2010. – Vol. 26 (6). – P. 401–409.

10. Закономерности распределения и миграции радионуклидов в долине реки Енисей / Ф.В. Сухоруков, А.Г. Дегерменджи, В.М. Белолипецкий [и др.]. – Новосибирск: Изд-во СО РАН, Филиал «Гео», 2004. – 286 с.

11. Bolsunovsky A., Dementyev D., Trofmova E. Biomonitoring of radioactive contamination of the Yenisei River using aquatic plants // Journal of Environmental Radioactivity.–2020. – Vol. 211, Art. No. 106100.

12. Use of the aquatic plant Elodea canadensis to assess toxicity and genotoxicity of Yenisei River sediments / T.A. Zotina, E.A. Trofmova, M.Yu. Medvedeva [et al.] // Environmental Toxicology and Chemistry. – 2015. – Vol. 34. – P. 2310–2321.

13. Chromosomal aberrations and micronuclei induced in onion (Allium cepa) by gamma-radiation / A.Y. Bolsunovsky, D.V. Dementyev, E.A. Trofmova [et al.] // Journal of environmental radioactivity. – 2019. – Vol. 207. – P. 1–6.

14. Трофимова Е.А., Дементьев Д.В., Болсуновский А.Я. Влияние γ-излучения на развитие растений из облученных семян и проростков Allium cepa L. // Радиационная биология. Радиоэкология. – 2019. – № 59 (3). – С. 293–299.

15. Действие гамма-излучения в малых дозах на цитогенетические параметры проростков семян лука Allium cepa в экспериментах разной длительности / А.В. Зуева, Е.А. Трофимова, Д.В. Дементьев, А.Я. Болсуновский // Радиационная биология. Радиоэкология. – 2021. – № 61 (2). – С. 180–188.

16. Grant W.F., Owens E.T. Chromosome aberration assays in Pisum for the study of environmental mutagens // Mutation Research. – 2001. –Vol. 488. – P. 93–118.

17. Zaka R., Chenal C., Misset M.T. Study of external low irradiation dose efects on induction of chromosome aberrations in Pisum sativum root tip meristem // Mutation Research. – 2002. – Vol. 517 (1–2). – P. 87–99.

18. Критический уровень радиационного повреждения апикальной меристемы корня и механизмы ее восстановления у Pisum sativum L. / Е.А. Кравец, А.Н. Михеев, Л.Г. Овсянникова, Д.М. Гродзинский // Цитология и генетика. – 2011. – № 1. – С. 24–34.

19. Орешникова О.П., Кожухова Е.В. Энергия прорастания и всхожесть разных морфотипов гороха при обработке стимулятором роста // Вестник НГАУ (Новосибирский государственный аграрный университет). – 2021. – № 2 (59). – С. 53–61.

20. Кожухова Е.В., Орешникова О.П. Продолжительность вегетационного периода коллекционных образцов гороха в Восточной Сибири // Вестник НГАУ (Новосибирский государственный аграрный университет). – 2022. – № 1 (62). – С. 37–45.