ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАЗНЫХ МОДИФИКАЦИЙ ALLIUM-ТЕСТА ДЛЯ ОЦЕНКИ РАДИОТОКСИЧНОСТИ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ РЕКИ ЕНИСЕЙ
Аннотация
Обоснование. Донные отложения реки Енисей (ДО) содержат ксенобиотики химической и радиационной природы, которые могут оказывать негативное воздействие на жизнедеятельность водных организмов. Ранее проведенное тестирование проб ДО с использованием лукового теста (Allium-test) показало противоречивый отклик индикаторных параметров луковиц (стимуляция и ингибирование) на химический и радионуклидный состав ДО. Луковый биотест с пророщенными семенами ранее не использовали для тестирования проб ДО р. Енисей, но этот тест-объект ранее показал чувствительность к малым дозам гамма-облучения.
Цель исследований – оценить возможность использования двух модификаций лукового биотеста (луковицы и семена A. cepa) для определения токсичности проб ДО реки Енисей с относительно высоким содержанием техногенных радионуклидов.
Материалы и методы. Для лабораторных токсикологических экспериментов использовали три пробы ДО р. Енисей с высоким содержанием техногенного радионуклида 137Cs; в качестве контроля служили искусственные ДО, приготовленные по стандартному протоколу. Удельную активность радионуклидов ДО измеряли на гамма-спектрометре со сверхчистым германиевым детектором (Canberra, США). В экспериментах в качестве тест-объекта использовали репчатый лук (Allium сepa L.) сорта Штуттгартер ризен (луковицы и семена). В качестве индикатора токсичности ДО оценивали рост корней.
Результаты. При тестировании радиоактивных ДО р. Енисей индикаторные показатели лука в модификации с луковицами показали достоверный эффект стимуляции роста корней, а в модификации с семенами лука – ингибирование роста. Ранее эффект стимуляции роста корней наблюдался у луковиц при тестировании ДО р. Енисей с более низким содержанием 137Cs. Впервые был получен эффект ингибирования роста корней проростков лука при тестировании ДО с содержанием 137Cs в широком диапазоне.
Заключение. Сравнение двух модификаций лукового теста (луковицы и семена) для оценки токсичности ДО показало, что только рост корней проростков лука как индикаторный параметр обладает достаточной чувствительностью к содержанию техногенного радионуклида 137Cs в ДО и позволяет оценить биологические эффекты влияния радиоактивности.
Финансирование. Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования РФ (проект № 0287-2021-0019).
Скачивания
Литература
Список литературы
Болсуновский А.Я., Ермаков А.И., Мясоедов Б.Ф., Новиков А.П., Соболев А.И. Новые данные по содержанию трансурановых элементов в донных отложениях реки Енисей // Доклады Академии наук. 2002. Т. 387, № 2. С. 233-236.
Болсуновский А.Я., Муратова Е.Н., Суковатый А.Г., Пименов А.В., Санжараева Е.А., Зотина Т.А., Корнилова М.Г. Радиоэкологический мониторинг реки Енисей и цитогенетические характеристики водного растения Elodea canadensis // Радиационная биология. Радиоэкология. 2007. Т. 47, № 1. С. 63-73.
Болсуновский А.Я., Трофимова Е.А., Зуева А.В., Дементьев Д.В. Первые данные по использованию Allium-теста для оценки химической и радиационной токсичности донных отложений реки Енисей // Доклады Академии наук. 2016. Т. 469, № 4. С. 513–517.
Болсуновский А.Я., Дементьев Д.В., Вахрушев В.И. Масштабный перенос техногенных радионуклидов по течению реки Енисей во время экстремального паводка 1966 года // Доклады Академии наук. Науки о Земле, 2021, Т. 498, № 2. С. 189–194.
Гераськин С.А., Чурюкин Р.С., Казакова Е.М. Модификация развития ячменя на ранних этапах онтогенеза при воздействии гамма-излучения не семена // Радиационная биология. Радиоэкология. 2015. Т. 55. № 6. С. 607–615.
Зотина Т.А., Трофимова Е.А., Александрова Ю.В., Анищенко О.В. Оценка качества донных отложений среднего участка р. Енисей с помощью Allium теста // Сибирский экологический журнал. 2019. Т. 3. С. 327-340. https://doi.org/ 10.1134/S1995425519030120
Зуева А. В., Трофимова Е. А., Дементьев Д. В., Болсуновский А. Я. Действие γ-излучения в малых дозах на цитогенетические параметры проростков семян лука Аllium cepa в экспериментах разной длительности // Радиационная биология. Радиоэкология. 2021. Т. 61(2). С. 175-184.
Медведева М.Ю., Болсуновский А.Я., Зотина Т.А. Цитогенетические нарушения у водного растения Elodea canadensis в зоне техногенного загрязнения р. Енисей // Сибирский экологический журнал. 2014. Т. 21, № 4. С. 561-572. https://doi.org/10.1134/S1995425514040088
Муратова Е.Н., Горячкина О.В., Корнилова М.Г., Пименов А.В., Седельникова Т.С., Болсуновский А.Я. Цитогенетическое изучение водных растений акватории Енисея в зоне радиационного загрязнения // Известия Российской академии наук. Серия биологическая. 2014. № 5. С. 510-517. https://doi.org/10.1134/S1062359014050094
Синовец С.Ю., Пяткова С.В., Козьмин Г.В. Экспериментальное обоснование использования Аллиум-теста в радиоэкологическом мониторинге // Изв. ВУЗов. Ядерная энергетика. 2009. № 1. C. 32-38.
Сухоруков Ф.В., Дегерменджи А.Г., Белолипецкий В.М., Болсуновский А.Я., Ковалев С.И., Косолапова Л.Г., Мельгунов М.С., Рапута В.Ф. Закономерности распределения и миграции радионуклидов в долине реки Енисей. Новосибирск, Изд-во СО РАН. Филиал “Гео”. 2004. 286 с.
Трофимова Е.А., Дементьев Д.В., Болсуновский А.Я. Влияние γ-излучения на развитие растений из облученных семян и проростков Allium cepa L. // Радиационная биология. Радиоэкология. 2019. Т. 59. № 3. С. 293-299.
Bolsunovsky A. Artificial radionuclides in sediment of the Yenisei River // Chem. Ecol. 2010. V. 26 (6). P. 401–409. https://doi.org/10.1080/02757540.2010.504668
Bolsunovsky A., Dementyev D., Trofimova E., Iniatkina E., Kladko Yu, Petrichenkov M. Chromosomal aberrations and micronuclei induced in onion (Allium cepa) by gamma-radiation // Journal of Environmental Radioactivity. 2019. V. 207. P. 1–6. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2019.05.014
Bolsunovsky A., Dementyev D., Trofimova E. Biomonitoring of radioactive contamination of the Yenisei River using aquatic plants // Journal of Environmental Radioactivity. 2020. Vol. 211. № 106100. P. 1-12. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2019.106100
Fiskesjö G. The Allium-test as a standard in environmental monitoring // Hereditas. 1985. Vol. 102. P. 99-112.
Geras’kin S., Oudalova A., Michalik B., Dikareva N., Dikarev V. Genotoxicity assay of sediment and water samples from the Upper Silesia post-mining areas, Poland by means of Allium-test // Chemosphere. 2011. Vol. 83. P. 1133-1146. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2011.01.008
Kim J.H., Chung B.Y., Kim J.S., Wi S.G. Effects of in planta gamma-irradiation on growth, photosynthesis, and antioxidative capacity of red pepper (Capsicum annuum L.) plants // J. Plant Biol. 2005. V. 48. № 1. P. 47-56. https://doi.org/10.1007/BF03030564
Kovalchuk O., Kovalchuk I., Arkhipov A. et al. The Allium cepa chromosome aberration test reliably measures genotoxicity of soils of inhabited areas in the Ukraine contaminated by the Chernobyl accident // Mutation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis. 1998. № 415. P. 47-57. https://doi.org/10.1016/S1383-5718(98)00053-9
Leme D.M., Marin-Morales M.A. Chromosome aberration and micronucleus frequencies in Allium cepa cells exposed to petroleum polluted water – A case study // Mutation Research. 2008. V. 650. P. 80-86. https://doi.org/10.1016/j.mrgentox.2007.10.006
Leme D.M., Marin-Morales M.A. Allium cepa test in environmental monitoring: a review on its application // Mutation Research/Reviews in Mutation Research. 2009. V. 682. №1. P. 71-81. https://doi.org/10.1016/j.mrrev.2009.06.002
Melki M., Marouani A. Effects of gamma rays irradiation on seed germination and growth of hard wheat // Environ. Chem. Lett. 2010. V. 8. P. 307-310. https://doi.org/10.1007/s10311-009-0222-1
Sediment-water chironomid toxicity test using spiked water. Test Guideline No. 219. Guidelines for the Testing of Chemicals, Section 2. 2004. OECD Publishing, Paris.
Shi J.M., Guo J.G., Li W.J. et al. Cytogenetic effects of low doses of energetic carbon ions on rice after exposures of dry seeds, wet seeds and seedlings // J. Radiat. Res. 2010. № 51. P. 235-242. https://doi.org/10.1269/jrr.09085
Tkalec M., Malari K., Pavlica M. et al. Effects of radiofrequency electromagnetic fields on seed germination and root meristematic cells of Allium cepa L. // Mutation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis. 2009. V. 672. P. 76-81. https://doi.org/10.1016/j.mrgentox.2008.09.022.
Zotina T.A., Trofimova E.A., Medvedeva M.Yu., Dementyev D.V., Bolsunovsky A.Ya. Use of the aquatic plant Elodea canadensis to assess toxicity and genotoxicity of Yenisei River sediments // Environmental Toxicology and Chemistry. 2015. Vol. 34, No. 10, P. 2310–2321. https://doi.org/10.1002/etc.3057
Vaijapurkar S.G., Agarwal D., Chaudhuri S.K., Senwar K.R., Bhatnagar P.K. Gamma-irradiated onions as a biological indicator of radiation dose // Radiation Measurements. 2001. V. 33 (5), P. 833-836. https://doi.org/10.1016/S1350-4487(01)00246-3
Vakulovsky S.M., Kryshev I.I., Nikitin A.I., Savitsky Y.V., Malyshev S.U., Tertyshnik E.G. Radioactive contamination of the Yenisey River // Journal of Environmental Radioactivity. 1995. Vol. 29, P. 225-236. https://doi.org/10.1016/0265-931X(95)00033-7
References
Bolsunovsky A.Ya, Ermakov A.I., Myasoedov B.F., Novikov A.P., Sobolev A.I. New data on the content of transuranic elements in bottom sediments of the Yenisei River. Dokl. Earth Sci., 2002, vol. 387 (8), pp. 971-974.
Bolsunovsky A.Ya., Muratova E.N., Sukovaty A.G., Pimenov A.V., Sanzharaeva E.A., Zotina T.A., Sedel’nikova T.S., Kornilova M.G. Radioecological monitoring of the Yenisei River and cytogenetic characteristics of water plant Elodea Canadensis. Radiatsionnaya biologiya. Radioekologiya [Radiation biology. Radioecology], 2007, vol. 47, no. 1, pp. 63-73.
Bolsunovsky A.Ya, Trofimova E.A., Zueva A.V., Dementiev D.V. The first results of using the Allium test in estimating the chemical and radiation toxicity of bottom sediments in the Yenisei River. Dokl. Biol. Sci., 2016, vol. 469, pp. 192-195.
Bolsunovsky A.Ya., Dementyev D.V., Vakhrushev V.I. Transport of artificial radionuclides over long distances downstream along the Yenisei River during the 1966 extreme flood event. Doklady Earth Sciences, 2021, vol. 498, part 2, pp. 514-518.
Geras'kin S.A., Churukin R.S., Kazakova E.A. Modification of barley development at early stages after exposure of seeds to γ-irradiation. Radiatsionnaya biologiya. Radioekologiya [Radiation biology. Radioecology], 2015, vol. 55(6), pp. 607-615.
Zotina T.A., Trofimova E.A., Alexandrova Yu.V., Anishchenko O.V. Assessment of the quality of bottom sediments in the middle reaches of the Yenisei River by Allium test. Contemporary Problems of Ecology, 2019, Vol. 12, no. 3, pp. 265-274. https://doi.org/10.1134/S1995425519030120
Zueva A.V., Trofimova E.A., Dementyev D.V., Bolsunovsky A.Ya. The effect of low-dose γ-radiation on cytogenetic endpoints of onion (Allium сepa) seedlings in experiments of various durations. Radiatsionnaya biologiya. Radioekologiya [Radiation biology. Radioecology], 2021, vol. 61(2), pp. 175-184.
Medvedeva M. Yu., Bolsunovsky A. Ya., Zotina T. A. Cytogenetic abnormalities in aquatic plant Elodea in anthropogenic contamination zone of Yenisei River. Contemp. Probl. Ecol., 2014, vol. 7, pp. 422-432. https://doi.org/10.1134/S1995425514040088
Muratova E.N., Goryachkina O.V., Kornilova M.G., Pimenov A.V., Sedelnikova T.S., and Bolsunovsky A.Ya. Cytogenetic studies on submerged plants from the Yenisei River area in the zone of radioactive contamination. Biology Bulletin, 2014, vol. 41, pp. 461–467. https://doi.org/10.1134/S1062359014050094
Sinovets S.Yu., Pyatkova S.V., Kozmin G.V. Experimental validation of the use of the Allium-test in radioecological monitoring. Jeksperimental'noe obosnovanie ispol'zovanija Allium-testa v radiojekologicheskom monitoring. Izv. VUZov. Jadernaja jenergetika, 2009, no. 1, pp. 32-38.
Sukhorukov F.V., Degermendzhy A.G., Belolipetsky V.M., Bolsunovsky A.Y., Kovalev S.I., Kosolapova L.G., Melgunov M.S., Raputa V.F. Zakonomernosti raspredeleniya i migratsii radionuklidov v doline reki Enisei [Distribution and migration of radionuclides in the Yenisei River Valley]. SB RAS “Geo” Publ., Novosibirsk, 2004, 286 p.
Trofimova E.A., Dementyev D.V., Bolsunovsky A.Ya. The effect of γ-rays on the development of plants from irradiated seeds and seedlings of Allium cepa L. Radiatsionnaya biologiya. Radioekologiya [Radiation biology. Radioecology], 2019, vol. 59, no. 3, pp. 293-299.
Bolsunovsky, A. Artificial radionuclides in sediment of the Yenisei River. Chem. Ecol., 2010, vol. 26 (6), pp. 401–409. https://doi.org/10.1080/02757540.2010.504668
Bolsunovsky A., Dementyev D., Trofimova E., Iniatkina E., Kladko Yu, Petrichenkov M. Chromosomal aberrations and micronuclei induced in onion (Allium cepa) by gamma-radiation. Journal of Environmental Radioactivity, 2019, vol. 207, pp. 1–6. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2019.05.014
Bolsunovsky A., Dementyev D., Trofimova E. Biomonitoring of radioactive contamination of the Yenisei River using aquatic plants. Journal of Environmental Radioactivity, 2020, vol. 211, 106100, pp. 1-12. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2019.106100
Fiskesjö G. The Allium-test as a standard in environmental monitoring. Hereditas, 1985, vol. 102, pp. 99-112.
Geras’kin S., Oudalova A., Michalik B., Dikareva N., Dikarev V. Genotoxicity assay of sediment and water samples from the Upper Silesia post-mining areas, Poland by means of Allium-test. Chemosphere, 2011, vol. 83, pp. 1133-1146. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2011.01.008
Kim J.H., Chung B.Y., Kim J.S., Wi S.G. Effects of in planta gamma-irradiation on growth, photosynthesis, and antioxidative capacity of red pepper (Capsicum annuum L.) plants. J. Plant Biol., 2005, vol. 48, no. 1, pp. 47-56. https://doi.org/10.1007/BF03030564
Kovalchuk O., Kovalchuk I., Arkhipov A. et al. The Allium cepa chromosome aberration test reliably measures genotoxicity of soils of inhabited areas in the Ukraine contaminated by the Chernobyl accident. Mutation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis, 1998, no. 415, pp. 47-57. https://doi.org/10.1016/S1383-5718(98)00053-9
Leme D.M., Marin-Morales M.A. Chromosome aberration and micronucleus frequencies in Allium cepa cells exposed to petroleum polluted water – A case study. Mutation Research, 2008, vol. 650, pp. 80-86. https://doi.org/10.1016/j.mrgentox.2007.10.006
Leme D.M., Marin-Morales M.A. Allium cepa test in environmental monitoring: a review on its application. Mutation Research/Reviews in Mutation Research, 2009, vol. 682, no. 1, pp. 71-81. https://doi.org/10.1016/j.mrrev.2009.06.002
Melki M., Marouani A. Effects of gamma rays irradiation on seed germination and growth of hard wheat. Environ. Chem. Lett., 2010, vol. 8, pp. 307-310. https://doi.org/10.1007/s10311-009-0222-1
Sediment-water chironomid toxicity test using spiked water. Test Guideline No. 219. Guidelines for the Testing of Chemicals, Section 2. 2004. OECD Publishing, Paris.
Shi J.M., Guo J.G., Li W.J. et al. Cytogenetic effects of low doses of energetic carbon ions on rice after exposures of dry seeds, wet seeds and seedlings. J. Radiat. Res., 2010, no. 51, pp. 235-242. https://doi.org/10.1269/jrr.09085
Tkalec M., Malari K., Pavlica M. et al. Effects of radiofrequency electromagnetic fields on seed germination and root meristematic cells of Allium cepa L. Mutation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis, 2009, vol. 672, pp. 76-81. https://doi.org/10.1016/j.mrgentox.2008.09.022
Zotina T.A., Trofimova E.A., Medvedeva M.Yu., Dementyev D.V., Bolsunovsky A.Ya. Use of the aquatic plant Elodea canadensis to assess toxicity and genotoxicity of Yenisei River sediments. Environmental Toxicology and Chemistry, 2015, vol. 34, no. 10, pp. 2310-2321. https://doi.org/10.1002/etc.3057
Vaijapurkar S.G., Agarwal D., Chaudhuri S.K., Senwar K.R., Bhatnagar P.K. Gamma-irradiated onions as a biological indicator of radiation dose. Radiation Measurements, 2001, vol. 33 (5), pp. 833-836. https://doi.org/10.1016/S1350-4487(01)00246-3
Vakulovsky S.M., Kryshev I.I., Nikitin A.I., Savitsky Y.V., Malyshev S.U., Tertyshnik E.G. Radioactive contamination of the Yenisey River. Journal of Environmental Radioactivity, 1995, vol. 29, pp. 225-236. https://doi.org/10.1016/0265-931X(95)00033-7
Просмотров аннотации: 32 Загрузок PDF: 28
Copyright (c) 2024 Alexander Ya. Bolsunovsky, Elena A. Trofimova
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
