цитологический анализ нарушений онтогенеза, как метод

ЦИТОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ НАРУШЕНИЙ ОНТОГЕНЕЗА, КАК МЕТОД
ИЗУЧЕНИЯ ТОКСИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ГЕРБИЦИДОВ НА
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ РАСТЕНИЯ
Е.В. Шеваль, Ю.И. Кожуро*, Н.В. Кононенко, Н.П. Максимова*, В.Ю.
Поляков
Всероссийский институт сельскохозяйственной биотехнологии РАСХН, г.
Москва, Россия; * Кафедра генетики Биологического факультета
Белорусского государственного университета, г. Минск, Беларусь
Определениие клеточных мишеней, чувствительных к действию различных
гербицидов, представляет большой интерес в теоретической и практической
биотехнологии. В работе проведен комплексный цитологический анализ действия
гербицида трефлана (активное вещество - трифлуралин) на клетки корешков Hordeum
vulgare L. Семена ячменя проращивали в присутствии трефлана (концентрация 1
мкг/мл) в течении 4-х дней. Токсическое действие гербицида тестировали по
следующим цитокинетическим параметрам: (1) динамика роста корешков, (2)
прогрессия митоза, (3) компартментализация генома в постмитотической клетке, (4)
нарушения хода дифференцировки тканей и клеток. Показано, что гербицид не
оказывает существенного влияния на проростание семян, но существенно замедляет
рост корешков. При этом выявлен блок митоза на стадии метафазы. Одновременно в
меристеме появляются многочисленные многоядерные клетки. По данным
цитофотометрии индивидуальные ядра многоядерных клеток содержат различное
количество ДНК, что свидетельствует о патологии митоза, связанной с нарушением
расхождения хромосом. Ультраструктурный анализ выявил в составе многоядерных
клеток несформировавшиеся клеточные стенки. Примерно в 1 мм от кончика корешка
развиваются многочисленные корневые волоски. Т.к. в этом районе нормально
развивающегося корешка корневые волоски никогда не формируются, данное явление
можно
трактовать,
как
нарушения
дифференцировки
клеток
корешка.
Электронномикроскопическое изучение показало, что цитоплазма клеток корневых
волосков конденсируется, а затем сжимается внутри частично разрушенных клеточных
стенок. По данным электрофореза ДНК в корешках, обработанных трефланом,
происходит нуклеосомная фрагментация ДНК. Также выявлена активация протеазной
активности. Морфологические особенности погибающих клеток, нуклеосомная
фрагментация ДНК и активация протеазной активности позволяют трактовать
наблюдаемое явление как массовую программируемую клеточную гибель. Таким
образом, все наблюдаемые явления могут быть сгруппированы в две группы: патология
клетки (блок митоза, нарушения формирования клеточной стенки и т.д.)и патология
процессов развития корешка, его онтогенеза (замедление роста, аномальное
формирование корневых волосков и т.д.). Можно полагать, что измения структуры
клеток являются первичными и приводят к последующим измениям в процессах
дифференцировки, хотя конкретные взаимоотношения двух групп патологических
изменений остаются неясными. Полученные данные могут служить основанием для
изучения влияния гербицидов в агроценозах, а также при поиске форм, устойчивых к
действию гербицидов.
273