Спосіб визначення ефекту комбінованої дії ксенобіотиків на рослини

Спосіб визначення ефекту комбінованої дії ксенобіотиків на рослини, що включає вирощування тест-рослин за дії окремих ксенобіотиків та їх комбінацій, встановлення фізіологічних показників, діагностику типу комбінованого впливу на основі порівняльної оцінки очікуваних та експериментальних значень показника, який відрізняється тим, 3 25709 фізіологічного показника в діапазоні концентрацій окремих ксенобіотиків та їх комбінацій у разі стимулюючої та пригнічуючої дії забезпечити прогнозування типу комбінованого впливу та підвищення достовірності діагностики функціонального стану рослин за сукупністю критеріїв фітотоксичності та стійкості рослин. Поставлена задача вирішується тим, що у способі визначення ефекту комбінованої дії ксенобіотиків на рослини, який включає вирощування тест-рослин за дії окремих ксенобіотиків та їх комбінацій, встановлення фізіологічних показників, діагностику типу комбінованого впливу на основі порівняльної оцінки очікуваних та експериментальних значень показника, згідно з корисною моделлю встановлюють співвідношення експериментальної та очікуваної залежності фізіологічного показника від концентрації ксенобіотиків в діапазоні діючих доз за виразом R=fe12/f 012 , де R - співвідношення функцій; fe12 - експериментальна функція залежності фізіологічного показника від концентрації ксенобіотиків; f012 - очікувана функція залежності фізіологічного показника від концентрації ксенобіотиків, і якщо значення R дорівнює 1, визначають адитивність, при R менше 1 - синергізм, а при R більше 1 - антагонізм комбінованого впливу ксенобіотиків у разі їх стимулюючої або пригнічуючої дії на фізіологічний показник. Спосіб базується на загальній закономірності: дія стресових факторів на живі організми викликає відповідні реакції, що мають різну діагностичну значимість-пригнічення показників, які пов’язані з токсичним ефектом, та стимуляцію показників, які відповідають адаптивним змінам. Оскільки відповідні реакції мають дозовий характер, тип комбінованої дії може змінюватися в діапазоні доз діючих стресових факторів, а також характеризувати різноспрямовані процеси пригнічення або стимуляції тест-функцій організму. Встановлення співвідношення експериментальної та очікуваної залежності фізіологічного показника від концентрації ксенобіотиків згідно математичних виразів дозволяє визначити тип комбінованої дії в діапазоні діючих доз у разі пригнічення або стимуляції різних тест-функцій замість оцінки ефекту при певній концентрації ксенобіотиків на рівні 50% інгібування росту. Внаслідок цього забезпечується прогнозування типу комбінованого впливу та підвищення достовірності діагностики функціонального стану за сукупністю критеріїв фітотоксичності та стійкості рослин. Заявлений спосіб здійснюється наступним чином. Одночасно пророщують насіння тест-рослин на поживних розчинах в присутності різних концентрацій ксенобіотиків та їх комбінацій. Визначають фізіологічний показник. На основі цих даних встановлюють експериментальну та очікувану залежність фізіологічного показника від концентрації ксенобіотиків, а також співвідношення функцій R. Якщо значення R дорівнює 1, визначають адитивність, при R менше 1 - синергізм, а при R більше 1 4 - антагонізм комбінованого впливу ксенобіотиків у разі їх стимулюючої або пригнічуючої дії на фізіологічний показник. Приклад 1. Для визначення ефекту комбінованої дії гербіцидів трофі (діюча речовина - ацетохлор) та бюктрилу D (діючі речовини - бромоксиніл та 2,4-Д) пророщували насіння кукурудзи гібриду Дніпровський 284 MB на розчинах з різною концентрацією ксенобіотиків (1-50мг/л), їх комбінацій та воді (контроль). По завершенні тестування (7 діб) визначали довжину пагона як критерій пригнічення росту рослин, розрахували показник у % до контролю, встановлювали залежність цього показника від концентрації (с) трофі (f1), бюктрилу (f2) та їх комбінації (fe12): 4/3 f1 = 100.e-0,0125c+0,0017c (r = 0,89, p = 0,02); 4/3 f2 = 100.e-0,012c+0,0013c (r = 0,82, p = 0,01); 4/3 fe12 = 100.e-0,03921c+0,0071c (r = 0,91, p = 0,01). На основі функцій f1 та f2 розраховували очікувану залежність (f012) показника від дози при комбінованій дії гербіцидів: 4/3 f012 = 100.е-0,0245c+0,003c Встановлювали співвідношення R експериментальної (fe12) та очікуваної (f0 12) залежності показника від концентрації ксенобіотиків за виразом 4/3 R = fe 12/ f 012 = e-0,01471c+0,00411c В межах концентрацій 1-44,9 мг/л R приймає значення 1 > R ³ 0,93, що підтверджує синергізм впливу, причому мінімальному значенню R відповідає доза 18,9 мг/л. При концентрації 44,9 мг/л R дорівнює 1, що відповідає адитивності. При збільшенні цієї концентрації значення R перевищує 1, що свідчить про антагонізм. Для прогнозування ефекту комбінованої дії ксенобіотиків для концентрації 100 мг/мл визначали теоретичне значення R, яке дорівнює 1,57, що вказує на антагоністичний тип впливу. Для підтвердження цієї прогнозної оцінки одночасно проводили тестування рослин на розчинах з концентрацією 100 мг/л трофі, бюктрила D та при їх комбінації, визначали довжину пагона проростків, а потім розраховували діагностичний критерій згідно прототипу [2]. Значення цього критерію дорівнює 1,49, що також підтверджує антагонізм комбінованої дії гербіцидів. Отже, отримані результати підтверджують можливість прогнозування типу комбінованого впливу за критерієм фітотокcичності ксенобіотиків. Приклад 2. Аналогічно прикладу 1 визначали дію комбінацій гербіциду харнесу (діюча речовина ацетохлор) в діапазоні концентрацій (1 ¸ 10) × 10 -3 % та іонів кадмію в діапазоні концен-5 , трацій (1 5 ¸ 12 ) × 10 моль/л на довжину кореня тест-рослин. Розраховували показник фітотоксичності у % до контролю. Встановлювали залежність показника від концентрації харнесу (f1), іонів кадмію (f2) та їх комбінацій (fe12), а також очікувану (f0 12) функції комбінованої дії ксенобіотиків і співвідношення цих функцій: 4/3 f1 = 100.e-0,04c+0,014c (r = 0 ,98, p = 0,001); 5 25709 4/3 f2 = 100.e-0,0417c+0,015c (r = 0,98, p = 0,001); 4/3 fe12 = 100.e-0,0665c+ 0,259c (r = 0,98, p = 0,001); 4/3 f012 = 100.e-1,0255c+0,39755c ; 4/3 R = fe 12/ f 012 = e-0,3605c-0,13855c . Значення R знаходиться в межах 1,47-2,16, що підтверджує антагонізм ефекту ксенобіотиків при інгібуючій дії на фізіологічний показник в діапазоні діючих доз. Приклад 3. Аналогічно прикладу 1 визначали ефект комбінованої дії іонів свинцю та кадмію в діапазоні концентрацій (10 ¸ 80 )× 10 моль/л на накопичення фенольних антиоксидантів. Сумарний вміст фенольних сполук в коренях (ммоль/г сухої речовини) визначали відомим методом, а потім перераховували у % до контролю і відзначали стимуляцію накопичення антиоксидантів за дії металів. Встановлювали залежність цього показника від концентрації іонів свинцю (f1), кадмію (f2) та їх комбінацій (fe12), а також очікувану (f012) функції комбінованої дії ксенобіотиків і співвідношення цих функцій: 4/3 f1 = 100.e-0,00691c-0,0011c ; 4/3 f2 = 100.e-0,007658c- 0,02065c ; 4/3 fe12 = 100.e-0,0687c- 0,01186c ; 4/3 f012 = 100.e-0,08349c-0,02175c ; 4/3 R = fe 12/ f 012 = e-0,01479c+0,00315c . Значення R знаходиться в межах 0,85-0,92, що відповідає синергізму комбінованого впливу металів при стимуляції накопичення фенольних сполук. Отже, отримані результати підтверджують зниження адаптивних властивостей рослин за рахунок синергічного типу сумісної дії свинцю та кадмію на вміст антиоксидантів. Приклад 4. Аналогічно прикладу 1 виявляли тип комбінованого впливу іонів свинцю та кадмію в -5 діапазоні концентрацій (20 ¸ 40) × 10-5 моль/л Комп’ютерна в ерстка А. Крулевський 6 накопичення ціанідину - антиоксиданту фенольного типу. Вміст ціанідину в коренях визначали відомим методом за величиною оптичної густини пігментного екстракту при 530 нм в розрахунку на 1г сирої маси (А1г530), а потім перераховували у % до контролю. Встановлювали залежність цього показника від концентрації іонів свинцю (f1), кадмію (f2), та їх комбінацій (fe12), а також очікувану (f012) функції комбінованої дії ксенобіотиків і співвідношення цих функцій: 4/3 f1 = 100.e0,02725c-0,0135c ; 4/3 f2 = 100.e0,0441c-0,0023c ; 4/3 fe12 = 100.e-0,0375c- 0,0015c ; 4/3 f012 = 100.e-0,07135c-0,0365c ; R = fe 12/ f 012 = e-0,10885c+0,035c4/3. Значення R підтверджує зміну показника в діапазоні діючих доз ксенобіотиків. В межах концентрацій (20 ¸ 29 ) × 10-5 моль/л значення R змінюється від 0,75 до 1 (синергізм), при концентрації 29.105 моль/л R=1 (адитивность), а в діапазоні концентрацій (20 ¸ 29 ) × 10-5 моль/л R зростає від 1 до 1,56 (антагонізм). Різний ефект комбінованого впливу ксенобіотиків відповідає зміні функціонального стану рослин. Таким чином, наведені приклади підтверджують, що при здійсненні заявленого способу досягнуто забезпечення прогнозування та підвищення достовірності оцінки ефекту комбінацій різних ксенобіотиків за сукупністю фітоіндикаційно значимих тест-функцій рослин. Джерела інформації: 1. Пат. України №20998, МКВ А01G 7/00, А01G 13/00, 1998. 2. CoІbi S.R. Calculating synergistic and antagonistic responses of herbicide combinations // Weed Sci. - 1967. - V.15, N 1. - P.20-22. на Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601