Оценка генотоксического воздействия повышенных доз тяжелых металлов природных вод г. Набережные Челны и его окрестностей методом Allium test

Оценка генотоксического воздействия повышенных доз тяжелых металлов природных вод г. Набережные Челны и его окрестностей методом Allium test

Исследовательская работа

ученика 11 Б класса МБОУ «Гимназия № 26»

г. Набережные Челны

Каширина Владимира

Руководитель: Андрианова Альбина Абдулхатовна, учитель биологии высшей кв. категории

Цель наших исследований:

Оценка токсического, митозмодифицирующего и мутагенного эффектов тяжелых металлов, выявляемых в природных водах малых рек и водоемов г. Набережные Челны и его окрестностей в дозах, превышающих ПДК с помощью Allium test.

Задачи:

• Определить фитотоксическое действие акваионов тяжелых металлов марганца, железа, меди, выявляемых в пробах природных вод водоемов г. Набережные Челны и его окрестностей в дозах, превышающие ПДК по показателям морфофизиологического развития придаточных корней у Allium сера L.
• Оценить митозмодифицирующее действие акваионов марганца, железа и меди в дозах, превышающих ПДК с использованием Allium test по показателям митотического индекса.
• Оценить мутагенное действие акваионов марганца, железа и меди в дозах, превышающих ПДК с использованием Allium test по показателям частоты и спектра хромосомных аберраций.
• Выявить особенности комбинированного действия акваионов тяжёлых металлов (M n , C u , Fe ) в исследованиях на выбранной тест-системе Allium test.

Расчет митотического индекса

Просматривали от 400 до 600 клеток.

Подсчитывали общее количество делящихся клеток и отдельно клетки на разных стадиях митоза.

MI, %  — митотический индекс

Митотический индекс  — процент делящихся клеток от общего числа проанализированных клеток.

где (P+M+A+T)  — сумма клеток, находящихся на стадии профазы, метафазы, ана- и телофазы, а N  — общее число проанализированных клеток.

Расчет фазных индексов

ПИ, %  — профазный индекс

Профазный индекс  — процент клеток в профазе митоза от общего числа делящихся клеток

где (P+M+A+T)  — сумма клеток, находящихся на стадии профазы, метафазы, ана- и телофазы, а P  — количество профаз в просчитанных клетках

Митоз в меристематических

клетках корешка лука

(микрофотография).

Поздняя профаза

(разрушение ядерной оболочки).

Расчет фазных индексов

МИ, %  — метафазный индекс

Метафазный индекс  — процент клеток в метафазе митоза от общего числа делящихся клеток

где (P+M+A+T)  — сумма клеток, находящихся на стадии профазы, метафазы, ана- и телофазы, а M  — количество метафаз в просчитанных клетках

Митоз в меристематических

клетках корешка лука

(микрофотография).

Метафаза.

Расчет фазных индексов

АИ, %  — анафазный индекс

Анафазный индекс  — процент клеток в анафазе митоза от общего числа делящихся клеток

где (P+M+A+T)  — сумма клеток, находящихся на стадии профазы, метафазы, ана- и телофазы, а А  — количество анафаз в просчитанных клетках

Митоз в меристематических клетках

корешка лука (микрофотография).

Анафаза.

Расчет фазных индексов

ТИ, %  — телофазный индекс

Телофазный индекс  — процент клеток в телофазе митоза от общего числа делящихся клеток

где (P+M+A+T)  — сумма клеток, находящихся на стадии профазы, метафазы, ана- и телофазы, а Т  — количество телофаз в просчитанных клетках

Митоз в меристематических

клетках корешка лука (микрофотография).

Ранняя телофаза.

Диаграмма 1. Корнеобразующая способность и прирост корешков лука в растворах солей ТМ

Все исследованные нами ТМ относятся к микроэлементам, имеют важное значение для протекания метаболических процессов, но при существенном превышении физиологических концентраций вызывают токсический эффект.

Диаграмма 2. Митотические и фазные индексы в контроле и во всех вариантах опыта

3

3

2

2

2

2

Анализ частоты возникновения хромосомных аберраций в клетках меристемы придаточных корней Allium сера L под влиянием акваионов тяжелых металлов

Рисунок 1. Деструкция интерфазного

хроматина в виде выпячиваний

содержимого ядра в опытах

с акваионами меди (10 ПДК)

Рисунок 2. Хромосомная аберрация –

типа «мост» во время анафазы

под влиянием смеси акваионов меди,

железа и марганца (10:10: 45 ПДК)

Анализ частоты возникновения хромосомных аберраций в клетках меристемы придаточных корней Allium сера L под влиянием акваионов тяжелых металлов

Рисунок 3. Нарушение

ахроматинового веретена

на стадии метафазы под влиянием

45 ПДК акваионов марганца

Рисунок 4. Слипание хромосом

во время метафазы под влиянием

45 ПДК акваионов марганца

М n 2+ Fe 3+ , в высоких концентрациях (от 10 ПДК до 45 ПДК) убывающий ряд выглядит таким образом: М n 2+ C u 2+ Fe 3+ . Хлориды марганца ( II ), меди ( II ), являются мутагенами для лука репчатого, вызывая хромосомные аберрации разного типа. Причем частота мутаций в случае с марганцем зависит от концентрации соли тяжелого металла в растворе. Акваионы железа подавляет процесс растяжения клеток корешка репчатого лука, но не вызывает генетических изменений в них, частота хромосомных мутаций практически соответствует фоновому уровню. Комбинированное применение высоких доз исследованных солей приводит к повышению фито- и генотоксичности. " width="640"

Выводы

• Хлориды марганца ( II ), меди ( II ), железа ( III ) оказывают фитотоксическое действие на корешки Allium сера L.. Фитотоксический эффект достоверно последовательно нарастает от наименьшей концентрации акваионов ТМ к наибольшей.
• Катионы исследованных солей тяжелых металлов различаются по фитотоксичности и цитотоксичности. В низких концентрациях солей (5 ПДК) токсичность и цитотоксичность исследуемых катионов убывает в следующем ряду: C u 2+ М n 2+ Fe 3+ , в высоких концентрациях (от 10 ПДК до 45 ПДК) убывающий ряд выглядит таким образом: М n 2+ C u 2+ Fe 3+ .
• Хлориды марганца ( II ), меди ( II ), являются мутагенами для лука репчатого, вызывая хромосомные аберрации разного типа. Причем частота мутаций в случае с марганцем зависит от концентрации соли тяжелого металла в растворе. Акваионы железа подавляет процесс растяжения клеток корешка репчатого лука, но не вызывает генетических изменений в них, частота хромосомных мутаций практически соответствует фоновому уровню.
• Комбинированное применение высоких доз исследованных солей приводит к повышению фито- и генотоксичности.