Митоз и митотическая активность в корневой меристеме репчатого лука allium cepa при действии ионов свинца

В современных условиях все большую активность приобретает проблема загрязнения биосферы тяжелыми металлами. Источники поступления тяжелых металлов в окружающую среду — добыча полезных ископаемых, промышленное и сельскохозяйственное производство, транспорт и другие. Поднятые из недр земли, тяжелые металлы все в более увеличивающейся концентрации накапливаются в почве, воде, воздухе, телах живых организмов. Первичным аспектом тяжелых металлов являются растения, далее по цепям питания они передаются животным и человеку.Контакт человека с тяжелыми металлами, напрямую или косвенно, может привести к не предвиденным последствиям. Эта проблема в свою очередь требует большого внимания как со стороны контроля промышленности, экологических проблем, но также со стороны изучения развития аномалий на различных уровнях организации живого организма, которые также могут развиваться под действием тяжелых металлов.

Ключевые слова: тяжелые металлы, ионы свинца, аномальное развитие, митоз, митотическая активность.

Большинство тяжелых металлов оказывают токсическое действие, некоторые обладают мутагенным эффектом. Организмы обладают определенной устойчивостью к токсическому действию избыточного содержания тяжелых металлов. Она достигается уменьшением поступления, переводом тяжелых металлов в неактивную, изолированную или осажденную форму. Внутриклеточные механизмы поддерживают необходимый уровень металлов за счет связывания избытка тяжелых металлов со специфическими серосодержащими лигандами, аминокислотами и другими веществами. (Мельников, 1987г.).

К тяжелым металлам относятся элементы с атомной массой более 40 у. е. Свинец является одним из таких металлов. Встречается в воздухе производственных помещений при нагревании до 400–500°. Применяется свинец в производстве аккумуляторов, кабелей, сплавов; в химическом машиностроении; для защиты от излучения; для получения тетраэтилсвинца и свинцовых пигментов.

Свинец получается обжигом PbS и последующим восстановлением образовавшейся РЬО коксом при 1500°; особо чистый РЬ (99,99 %)—электролитическим рафинированием. Он мягкий серый металл. Т. плавл. 327,4°; т. кип. 1740°; плотн. 11,3; давл. паров 1 мм рт. ст. (987°), 100 мм рт. ст. (1417°); 400 мм рт. ст. (1611°). В разбавленных кислотах практически нерастворим. Растворяется в HNO3, в мягкой воде, особенно хорошо в присутствии 02 воздуха и С02. При нагревании непосредственно соединяется с О2 воздуха, галогенами, S, Те. (Либерман Е. А., Тамарченко, 1977г.)

Наиболее чувствительны к отравлению РЬ и его соединениями собаки и лошади, умеренно — кошки и кролики, мало — морские свинки, бараны, козы; наиболее устойчивы белые крысы, белые мыши. (Либерман Е. А., Тамарченко,1977г.)

У человека в картине хронического отравления можно выделить следующие основные синдромы. Изменения нервной системы:

а)                  Астенический синдром обычно в начальной стадии интоксикации обусловлен функциональными расстройствами центральной нервной системы.

в)                  Двигательные расстройства, классическая форма свинцового паралича двигательный полиневрит с преимущественным поражением разгибателей кисти и пальцев рук. Иногда разгибатели поражаются неодинаково и пальцы поэтому располагаются «лестницей». (Атчбаров,1966).

г)                  Чувствительная форма полиневрита чаще встречается при скрыто текущих и умеренно выраженных формах интоксикации. Жалобы на боли в конечностях, болезненность при пальпации по ходу нервов, повышенную утомляемость мышц конечностей. (Атчбаров,1966).

д)                 Поражение анализаторов на ранних этапах интоксикации характеризуется фазовыми колебаниями. Описаны периартериит и свинцовая ретинопатия, гтойные явления и атрофия сосков зрительных нервов, сужение поля зрения. (Либерман Е. А., Тамарченко, 1977г.).

Воздействие свинца на растения, особенно в высоких концентрациях, вредно. Они включают ингибирование роста, помех с клеточным делением и с поглощением воды, и снижение фотосинтеза, жизненно процесс, в котором растения используют энергию солнечного света для преобразования диоксида углерода и воды в сахар, белки, жиры и другие продукты. Таким образом, снижение в процессе фотосинтеза может вызвать вредное воздействие на нескольких уровнях пищевой цепи.

Все соединения свинца действуют, в общем, сходно; разница в токсичности объясняется в основном неодинаковой растворимостью их в жидкостях организма, в частности в желудочном соке; но и трудно растворимые соединения РЬ подвергаются в кишечнике изменениям, в результате чего их растворимость и всасываемость сильно повышаются.

Методы исследования

В качестве соли тяжелых металлов была взята — PbSO4с концентрацией 1 и 3 ПДК, в качестве контроля — дистиллированная вода. Объектом исследования был Alliumcepa. Семена проращивались в чашках Петри на фильтровальной бумаге, смоченной растворами соли (на 50 семян брали 10 мл жидкости) при комнатных условиях. Ежедневно производили учет проросших семян. Утром (с 7 до 8) корешки или целиком проростки опускают в фиксатор, состоящий из 3 частей 96 % этилового спирта и 1 части ледяной уксусной кислоты. Корешки в фиксаторе выдерживают не менее 30 минут. В качестве красителя используется 4 % кармин. Корешки можно оставлять не менее чем на 1 сутки при комнатной температуре. Полученные результаты обрабатывали статистически (Магулаев А. Ю., 2007г.).

Результаты исследования

Воздействия ионов меди (Cu) на проростки репчатого лука (Allium сера L.). Поставлен на проращивание 03.10.12 г. в количестве 100 шт. каждой концентрации (0 ПДК, 1ПДК, 3ПДК).

Процентное соотношение всхожести семянAllium сера L.

Анализ наблюдений показывает, что прорастание семян Alliumcepaпроисходило не одновременно. Максимальное количество проросших семян наблюдается в контроле, 0 ПДК проросло 42 шт. При концентрации ионов меди 1 ПДК — 37 шт., семян проросли, и 3 ПДК — 31 шт., семян проросли. Фиксация проходила утром (с 7 до 8) корешки или целиком проростки опускают в фиксатор. Корешки в фиксаторе выдерживают не менее 30 минут. Корешки окрашивали ацетокармином, анализ митоза проводили на временных давленых препаратах. Результаты представлены в таблице. Для определения действия ионов меди на митоз в корневой меристеме учитываются все фазы митоза.

После проведенных расчетов было установлено, что максимальная всхожесть проявилась на 1ПДК, а минимальная — 0 ПДК. На основе этого можно придти к выводу, что наличие ионы свинца благоприятно воздействуют на прорастание семян лука.

Чтобы определить нормированное отклонение(t) нужно провести по парное сравнение всхожести. Для этого, пользовались данными из таблицы № 2 и формулой: , зная t, находим p — т. е. вероятность достоверности, по таблице «Вероятностей при нормальном распределении». Если p0,95,то различия достоверны

Таблица 2

Таким образом, различие по всхожести имеет в контроле и действии ионов свинца, при действии 1 ПДК и 3ПДК достоверны: чем больше в среде ионов свинца, тем ниже всхожесть семян.

Митотическая активность в клетках корневой системы Alliumcepa, при действии ионов меди.

В приведенной выше таблице приведены главные показатели проращивания, по которым можно сказать, что всхожесть семян увеличилась с повышением концентрации ионов свинца. Что же касается митотической активности, то по данным отчетливо видно, что при концентрации в 1 ПДК она увеличивается по сравнению с контролем, но при большей концентрации в 3 ПДК она снижается. Необходимо отметить, что во время проведения опытного эксперимента никаких аномалий у проростков семян замечено не было.

Заключение

Таким образом, при воздействии разных концентраций сульфата свинца на проростки лука репчатого наблюдается значительное снижение схожести семян. В то же время ионы меди значительно снижают частоту делящихся клеток. При концентрации 1 ПДК приводит к двукратному снижению митотического индекса (р=0.9999), а при 3 ПДК этот показатель уменьшается еще в несколько раз (р=0.9999).

Литература:

1.                Атчбаров Б. А. Положение нервной системы при свинцовой интоксикации,Алма-Ата,1966,286 с.
2.                Дробков А. А. Микроэлементы и естественные радиоактивные элементы в жизни растений и животных. М.,1958.
3.                Беспамятнов Г. П., Кротов Ю. А. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. Справочник.- Л.:«Химия»,1985
4.                Гончарук Е. И. Санитарная охрана почвы от загрязнения химическими веществами.- Киев, 1977.
5.                Магулаев А. Ю. Статистические методы и биологии — Изд. Сгу,2007.
6.                Мельников Н. Н. и др. Пестициды и регуляторы роста растений. Справочник.- М: «Химия», 1995.
7.                Мельников Н. Н. Пестициды: химия, технология и применение. — М.: «Химия», 1987.