Delist.ru

Изменение состояния семян при их хранении, проращивании и под действием внешних факторов (ионизирующего излучения в малых дозах и других слабых воздействий), определяемое методом замедленной люминесценции (25.12.2007)

Автор: Веселова Татьяна Владимировна

ВЕСЕЛОВА Татьяна Владимировна

ИЗМЕНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ СЕМЯН ПРИ ИХ ХРАНЕНИИ, ПРОРАЩИВАНИИ И ПОД ДЕЙСТВИЕМ ВНЕШНИХ ФАКТОРОВ (ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ В МАЛЫХ ДОЗАХ И ДРУГИХ СЛАБЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ), ОПРЕДЕЛЯЕМОЕ МЕТОДОМ ЗАМЕДЛЕННОЙ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ

03.00.01-03 - радиобиология

03.00.02-03 - биофизика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора биологических наук

Москва, 2008 г.

Работа выполнена на кафедре биофизики Биологического факультета Московского Государственного университета им. М.В.Ломоносова

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор

Бурлакова Елена Борисовна

доктор биологических наук, профессор

Пелевина Ирина Ивановна

доктор биологических наук, акад. РАЕН

Обручева Наталия Владимировна

Ведущая организация – ВНИИ сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии, Обнинск

Защита состоится «__» _______ 200_ г. в 15.30 часов на заседании диссертационного совета Д.501.00.65 при Московском Государственном Университете им. М.В.Ломоносова по адресу: 119991, Москва, Ленинские горы, дом 1, МГУ, корп. 12, Биологический факультет, ауд. ___.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Биологического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова. Отзывы просим присылать по адресу: 119991, Москва, Ленинские горы, МГУ им. М.В.Ломоносова, биологический факультет. Факс (495) 939-11-16

Автореферат разослан «__»__________2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор биологических наук, профессор Кольс О.Р.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Существует проблема разнонаправленного действия больших и малых доз ионизирующей радиации. Если причины повреждающего действия больших доз достаточно хорошо изучены, то вопрос о стимулирующем действии малых доз до сих пор остается открытым, несмотря на многочисленные исследования в этой области [Бреславец, 1946; Кузин, 1995; Преображенская, 1971; Д.М. Гродзинский, Гудков, 1973; Ижик, 1976; Савин, 1981; Д.М. Гродзинский, 1989; Райнхарт, 1998; Miller, Miller, 1987; Sheppard, Regitnig, 1987; Mokobia et al., 2006]. Интерес к проблеме вызван перспективой использования явления радиационной стимуляции растений в сельском хозяйстве с целью увеличения продуктивности растений и получения более высокого урожая.

Большинство работ по радиостимуляции растений выполнено путем облучения элитных семян, результат наблюдают по урожаю. Однако урожай в первую очередь зависит от всхожести семян. Ее уменьшение даже на 10-20% приводит к двух–трех-кратному снижению урожая [Реймерс, 1987].

При хранении семена старятся, качество и всхожесть семян снижаются, поэтому в партии семян, хранившейся несколько лет, присутствуют сильные семена, слабые (живые, но не прорастающие) и мертвые.

Известны приемы предпосевной обработки семян, с помощью которых можно увеличить всхожесть семян, утраченную при хранении. Ионизирующая радиация в малых дозах, озвучивание [Данько и др. 2000], кратковременная тепловая [Priestley, 1986; Реймерс, 1987] и ударно-волновая обработки [Игнатьев, 1976], экспонирование в электрическом и магнитных полях [Аносова и др., 1992; Бондаренко и др., 1998], лазерное облучение [Инюшин, 1978; Числова, 1988], предпосевное замачивание в растворах биологически активных веществ и др. могут увеличить всхожесть семян и урожай на 15-25% [Бреславец, 1946; Преображенская, 1971; Ижик, 1976; Кузин, 1995; Савин, 1981; Гудков, 1985; Д.М.Гродзинский,1989].

Возникает естественный вопрос, каким образом воздушно-сухие семена, которые годами старели, накапливали повреждения и теряли всхожесть, в результате кратковременной предпосевной обработки приобретают способность прорастать. Для того чтобы ответить на этот вопрос, надо, прежде всего, иметь представление, какие изменения в стареющих семенах приводят к снижению всхожести – появлению не прорастающих, но живых семян. Всхожесть может быть увеличена только за счет этих семян.

Старение и гибель семян обусловлены нарушением целостности клеточных мембран и повреждением ДНК [обзоры, Priestley, 1986; Bewley, Black, 1994; Smith, Berjak, 1995]. Предполагают, что это вызвано продуктами свободнорадикального перекисного окисления мембранных липидов. Процесс старения семян уподабливают окислительному стрессу [Stewart, Bewley, 1980; Barber, 1984; Thompson et al., 1987; Senaratna, et al,. 1988; Hendry, 19975; Simontacchi, Puntarulo, 1994; Smith, Berjak, 1995]. В последние годы обратили внимание на то, что старение семян, как и животных и человека, сопряжено с процессом неферментативного гликозилирования белков и нуклеиновых кислот (реакция Амадори-Майларда) [Серами и др., 1987; Растинг, 1993; Sun, Leopold, 1995].

Существует гипотезы, объясняющие стимуляцию жизнедеятельности растительного организма, слабыми воздействиями. Одна из них предполагает, что уровень метаболизма возрастает из-за ослабления контроля со стороны регуляторных механизмов, которые в норме ограничивают функциональную активность клетки [Александров, 1985], то есть имеет место проявления правила Арндта-Шульца. Согласно другой распространенной гипотезе стимуляция роста и развития растения трактуется как следствие гиперфункции репарационных процессов в ответ на первоначальное повреждение и появление малых количеств клеточных токсинов [Бреславец, 1946; Тимофеев-Ресовский, 1956; Д.М. Гродзинский, Гудков, 1973; Савин, 1981; Д.М. Гродзинский, 1989; Кузин, 1995].

У организмов в состоянии метаболического покоя (воздушно-сухие семена, пыльца, споры и др.) считают, что облучение в малых дозах и другие физические воздействия оставляют в клетках скрытые (потенциальные) повреждения, которые реализуются во время перехода клеток в жизнедеятельное состояние [Кузин, 1995]. Естественно, что предполагаемые механизмы стимуляции могут включаться у семян только во время их прорастания. Но еще до набухания в облученном семени развиваются пострадиационные физико-химические процессы. Так, после больших доз облучения состояние семян в процессе хранения ухудшается, они теряют всхожесть («эффект хранения»). Эффект стимуляции растений из семян, облученных в малых дозах, при затягивании сроков высева пропадает.

Для стимуляции всхожести воздействию обычно подвергают неоднородные партии хранящихся семян, состоящие из сильных, слабых и мертвых. Поскольку увеличить всхожести партии семян можно лишь за счет живых семян, не прораста-ющих при данных условиях, то для исследования механизма стимулирующего действия ?-радиации и других факторов необходимо иметь воздушно-сухие семена однородные по качеству. Но задача деления партии таких семян на фракции разного качества до проращивания до сих пор практически не была решена.

Цель и задачи исследования

Целью работы было выяснить механизм изменения всхожести семян при их хранении и под действие внешних факторов (ионизирующего излучения в малых дозах и других слабых воздействий).

В задачи работы входило:

разработка люминесцентного метода анализа качественного состава партий воздушно-сухих семян и прогнозирования их всхожести без проращивания;

установление взаимосвязи между люминесцентными характеристиками индивидуальных сухих семян и качеством вырастающих из них проростков;

исследование влияния ионизирующей радиации и других факторов, в обычно используемых для стимуляции всхожести, на качественный состав партии сухих семян;

выяснение причины, препятствующей прорастанию ослабленных семян и роли окислительного стресса в образовании проростков с морфологическими дефектами;

исследование динамики всхожести семян в период после действия на семена ионизирующего излучения и тепловой обработки.

загрузка...