Спосіб цитогенетичної оцінки радіаційної мутагенної небезпеки водойм

Реферат: UA 79271 U UA 79271 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до області екології навколишнього середовища та гідробіології, а саме до методів контролю екологічного стану водойм за допомогою показників генетичної стабільності рослин, і може бути використана для визначення мутагенного ефекту дії хронічного іонізуючого опромінення в низьких дозах на біоту водойм в умовах довготривалого радіонуклідного забруднення. При визначенні екологічного стану водойм, що зазнали радіоактивного забруднення радіонуклідами техногенного походження, особливої уваги потребує оцінка мутагенного потенціалу водного середовища. Облік цитогенетичних порушень є одним з ефективних методів оцінювання мутагенної небезпеки навколишнього середовища. При хронічному опроміненні біоти, виникають такі ушкодження генетичного апарату, що не елімінуються - вони накопичуються і зберігаються у генофонді протягом багатьох поколінь. Також дія на біоту іонізуючого опромінення в діапазоні низьких доз не має чіткого дозового порогу - при збільшенні дози зростає лише частота прояву цих ефектів. Як відомо, зміни на цитогенетичному рівні здатні впливати на такі важливі для існування біоти параметри як здоров'я та репродуктивна здатність. Тому саме цитогенетичні тест-системи мають використовуватися для ранньої та сталої діагностики мутагенної небезпеки навколишнього середовища. На відміну від біотестування водного середовища та донних відкладів на мутагенні властивості, проблема цитогенетичної біоіндикації мутагенної небезпеки водойм, забруднених радіонуклідами внаслідок техногенної діяльності, практично не розроблена. Більшість загальноприйнятих рослинних тест-організмів таких як цибуля ріпчаста Allium cepa L., салат посівний Latuca sativa L. та представники родів традесканція Tradescantia, пшениця Triticum, віка Vicia, тощо, застосовують для визначення мутагенних властивостей водного середовища чи донних відкладів при експрес-оцінці на певний момент, під час якої рослина культивується у розчині, що тестується, від декількох годин до 7-14 діб (Kihlman В.А. Root-tips for studying the effect of chemicals on chromosomes // Hollaender A. (Ed.) Chemical mutagens.- N.Y. London, Plenium Press, 1971. - V.2. - Р. 489-504 (1); Grant W.F. Chromosome aberrations on plants as a monitoring system // Environ.Health Prot. 1978. - V.27. - Р. 37-43 (2); Руководство по краткосрочным тестам для выявления мутагенных и канцерогенных веществ Гигиенические критерии состояния окружающей среды 51. - ВОЗ. Женева, 1989.- С. 86-97 (3); Методи гідроекологічних досліджень поверхневих вод. За ред… В.Д. Романенко - HAH України Ін-т гідробіології. - К.: Логос, 2006. - С. 332-339 (4)). Недоліком цих способів є те, що дослідження проводяться на рослинах, що штучно додаються до досліджуваного середовища (вода чи водні розчини донних відкладів) на нетривалий час, що призводить до реєстрації лише тих цитогенетичних пошкоджень, що викликані гострим опроміненням під час тестування. Зазвичай, у природному середовищі до якого потрапили техногенні радіонукліди, біота знаходиться під впливом іонізуючого опромінення місяцями, роками, а цитогенетичні порушення накопичуються. Тому при біотестуванні водойм, що забруднені радіонуклідами, виникає велика розбіжність в оцінці мутагенної небезпеки, що викликана нехтуванням тривалості впливу радіаційного чинника та тривалості існування генетичних пошкоджень. Найбільш близьким аналогом корисної моделі по технічній сукупності й ефекту, що досягається, є спосіб оцінки мутагенної небезпеки водного середовища та донних відкладів за допомогою цитогенетичних порушень у кореневих меристемах цибулі ріпчастої Allium cepa L (Н.М. Рашидов, Н.К. Куцоконь Ефекти хронічного опромінення рослин зумовленого радіонуклідами техногенного походження // В кн. Радіобіологічні ефекти опромінення рослин у зоні впливу Чорнобильської катастрофи. За ред. Д.М. Гродзинського. - К.: Наук. Думка, 2008. С. 7-135 (5)). За допомогою частоти та спектра хромосомних порушень оцінюються мутагенні властивості радіоактивного розчину. Недоліком є недостатня чутливість цього способу, яка пояснюється тим, що потужність поглиненої дози, яку отримує тест-рослина від води та/чи розчинів донних відкладів протягом часу тестування не відповідає величині, що отримує рослина у водоймі та не враховує кумулятивний ефект накопичення цитогенетичних порушень. Задача корисної моделі - це розробка способу оцінки радіаційної мутагенної небезпеки водойм за допомогою показників цитогенетичної стабільності референтних видів вищих водяних рослин, що має високу чутливість, підвищену якість визначення та інформативність для водойм, де біота зазнає впливу дії хронічного іонізуючого опромінення в низьких дозах. Поставлена задача вирішується тим, що цитогенетичні дослідження проводяться на референтних видах вищих водяних рослин досліджуваної водойми за кількісними показниками генетичних ушкоджень хромосом, що включає підрахунок клітин з хромосомними абераціями, спектр цих аберацій та кількість аберацій на одну ушкоджену клітину, і на основі порівняння з контролем узагальнених даних, оброблених за статистичними методами та по збільшенню 1 UA 79271 U 5 10 15 20 25 30 35 величини отриманих показників визначається радіаційна мутагенна небезпека досліджуваної водойми. Для досліджуваної водойми визначають референтні види вищих водяних рослин, цитогенетичні показники яких можуть бути використані як біомаркери радіаційної мутагенної небезпеки водойми. Референтні види досліджуваної водойми вибирають за показниками розповсюдженості, домінування та особливостями цитогенетичного апарату (кількість хромосом та їх розміри). Потім відбирають проби цитогенетичного матеріалу, готують давлені препарати та аналізують за допомогою мікроскопічних та статистичних методів. Отримані усереднені результати порівнюють з величиною спонтанного мутаційного рівня та по збільшенню величини визначають радіаційну мутагенну небезпеку водойми. Приклади реалізації способу. Приклад 1 У 2011 р. проводили дослідження радіаційної мутагенної небезпеки озера Вербне, що знаходиться в межах Оболонського району м. Києва. Як референтний вид для досліджуваного озера був вибраний очерет звичайний Phragmites australis (Trin) Ex. Steud. Вибір саме цього виду як референтного обумовлений домінуючим положенням цього виду у ценозі повітряно-водних рослин досліджуваної водойми та порівняно великими розмірами хромосом на стадії ана- телофази мітотичного циклу клітин кореневих меристем. Були відібрані цитогенетичні проби коренів рослин, виміряний гама-фон та взяті зразки води, донних відкладів і рослин для визначення питомої радіоактивності і в подальшому потужності поглиненої дози опромінення. Радіаційне дозове навантаження на рослину потужність поглиненої рослинами дози, визначали з урахуванням зовнішнього та внутрішнього опромінення, яке розраховували, виходячи з радіаційного фону, питомої радіоактивності води, 90 137 донних відкладів та вмісту радіонуклідів Sr і Cs в очереті за допомогою дозових перерахункових коефіцієнтів (Handbook for assessment of the exposure of biota to ionising radiation from radionuclides in the environment / (Eds.) J. Brown, P. Strand, A. Hosseini, P. Borretzen. - Project within the EC 5th Framework Programme, Contract № FIGE-CT-2000-00102. - Stockholm, Framework for Assessment of Environmental Impact, 2003.-395 p.; B.D. Amiro, Radiological dose conversion factors for generic non-human biota used for screening potential ecological impacts. J. Environ. Radioactivity, 1997. - Р. 35(1), 37-51). Для мікроскопічного аналізу готували давлені препарати коренів згідно із загальноприйнятою методикою (Методические указания по цитологическим и цитоэмбриологической технике (для исследования культурних растений) / Под ред. Л.И. Орел. Ленинград, 1982. - С. 9, 10, 14). Аналіз препаратів проводили при збільшенні світлового мікроскопа у 1000 та з масляною імерсією. Проводили статистичну обробку даних (Закс Л. Статистическое оценивание. - М.: Статистика, 1976.-530 с.). Отримані результати відображені в табл.1. 2 UA 79271 U Таблиця 1 Цитогенетичні показники очерету звичайного Phragmites australis, оз. Вербне, м. Київ Водойма Оз. Вербне, м. Київ Спонтанний рівень мутагенезу для гідробіонтів* Біомаркери радіаційної мутагенної небезпеки водойми Число аберацій на Частота аберантних Типи хромосомних порушень, % одну клітин, % аберантну клітину, б/р Одинарні Парні Множинні фрагменти фрагменти аберації та мости та мости 1,02±0,02 96,0±0,2 4,0±0,04 0 1,0±0,04  2,00-2,50 >50,0 50,0