Peculiarities of negative consequences of mutagenic action

Full Text

ВВЕДЕНИЕ Понижение всхожести и выживания, формирование низкого урожая из-за токсичности мутагенов приводит к ограничениям в использовании отдельных массивов земельных угодий, к существенным ограничениям в использовании доступного спектра мутагенных факторов и их доз (Al-Saeal, 1992). Частично данная проблема может быть снята правильным подбором сорта либо использованием факторов, снижающих депрессию без снижения выхода мутаций (Демьяненко, 2005). Существует частичная аналогия при использовании однократно больших доз мутагенов и хроническом воздействии малых доз (Егоров, 2003). Целью было установить зависимость уровня мутагенной депрессии на клеточном и организменном уровне от природы, дозы или концентрации мутагенного фактора и особенностей генотипа исходного материала. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ Для обработки мутагенами использовали сухие семена следующих сортов пшеницы мягкой озимой (далее в скобках метод - получения сорта): Фаворитка, Ласуня, Хуртовына (гамма-лучи), линия 418, Колос Мироновщины (гибридизация), Сонечко (химический мутагенез, НДММ, 0,005 %) и Калинова (химический мутагенез, ДАБ 0,1 %), Волошкова (термомутагенез). Использовались дозы гамма-лучей 100, 150, 200, 250 Гр, водные растворы НЭМ (нитрозоэтилмочевины) 0,01 и 0,025 %, НММ (нитрозометилмочевины) 0,0125 и 0,025 %, ДАБ (1,4-бисдиазоацетилбутан) - 0,1 и 0,2 % и ДМС (диметилсульфат) - 0,0125, 0,025 и 0,05 %. Экспозиция химических мутагенов составила 18 часов. Цитологический анализ проводили стандартным методом на временных давленых препаратах, окрашенных ацетокармином (Паушева, 1988). Проводили учёт всхожести и выживания на делянках М1 (делянки 10-рядковые, длина 1,5 м, норма высева 1000 семян), анализ фертильности пыльцы, структуры урожайности. Опыты проводили в 2010-2014 г. РЕЗУЛЬТАТЫ Частота хромосомных аберраций под действием мутагенов варьировала от 3,3 (сорт Калинова, ДАБ 0,1 %) до 47,5 % (Волошкова, гамма-лучи, 200 Гр). Ряд мутагенов по возрастанию частоты хромосомных аберраций был следующим: ДАБ → НЭМ → НММ → ДМС → гамма-лучи; частота хромосомных аберраций с увеличением дозы мутагена возрастает линейно, однако в случае с гамма-лучами при увеличении дозы с 200 до 250 Гр частота аберраций снижалась. Частота перестроек существенно снижается при использовании того же мутагена, с помощью которого был создан исходный сорт (например, при использовании нитрозоалкилмочевин у сорта, созданного с их помощью, гамма-лучей - у сортов, исходный материал которых был обработан радиацией при получении сорта, и т. д.). Мы выделяли следующие типы перестроек: мосты (хроматидные и хромосомные), фрагменты (одинарные и двойные), микроядра, отстающие хромосомы. Изменения в соотношении типов аберраций происходит при смене мутагена, при этом в случае химических мутагенов преобладают фрагменты, радиация вызывала перестройки по типу «мост». При изучении показателей роста и развития растений выявлено, что всхожесть и выживание существенно снижаются в первом поколении после действия мутагенов, однако НЭМ в концентрации 0,01 % в отдельных случаях оказывала стимулирующий эффект. Наиболее угнетающее действие на эти показатели оказали гамма-лучи и ДМС. Обнаружена полная линейная зависимость между увеличением дозы и снижении фертильности пыльцы на уровне -0,9. Специфика генотипа проявляется в большем снижении фертильности у сорта Сонечко при действии нитрозоалкилмочевин, нежели при действии других мутагенов. Исследование параметров структуры урожайности показало, что высота растений, масса зерна с колоса и масса тысячи зёрен наиболее достоверно отображают изменение величины мутагенного фактора. Специфика генотипа наблюдается в стимуляции либо отсутствии депрессии при концентрации НЭМ 0,01 %. Факторный анализ показал, что на проявление депрессии наибольшее влияние оказал генотип сорта, потом доза или концентрация мутагена, потом природа мутагена. Наиболее высокая депрессия проявлялась при действии гамма-лучей и ДМС. ОБСУЖДЕНИЕ Сорта, созданные при воздействии какого-то определённого мутагена, в целом демонстрируют меньшую чувствительность к повторному действию того же мутагена как на клеточном, так и на организменном уровне. По частоте хромосомных аберраций можно достоверно судить об уровне вредоносности данного мутагена, но влияние генотипа может существенно скорректировать результат.

About the authors

Nikolay Nikolayevich Nazarenko

Dnepropetrovsk State agrarian-economic university

Email: nik_nazarenko@ukr.net
PhD at biol. sciences, Department of breeding and seedfarming

References

Supplementary files