gototopgototop

УДК 57

Цитогенетический эффект цементной пыли

Джамбетов Муса Ибрагимович – научный сотрудник Комплексного научно-исследовательского института имени Х.Ибрагимова.

Реутова Нина Васильевна – доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник Кабардино-Балкарского научного центра РАН.

Джамбетова Петимат Махмудовна – доктор биологических наук, профессор Чеченского государственного университета.

Аннотация: Проведено исследование мутагенного воздействия цементной пыли на природную флору, произрастающую на территории цементного завода. Показано увеличение частоты клеток корешков проростков одуванчика лекарственного с хромосомными нарушениями. Также отмечается, что наиболее часто появляется фрагментация хромосом и значительно реже клетки с хромосомными нарушениями типа «мост» и «двойной мост».

Ключевые слова: Цементная пыль, хромосомные нарушения, загрязнение окружающей среды, дикорастущая флоры, одуванчик лекарственные, биоиндикатор.

Введение. Современный этап развития цивилизации характеризуется крупномасштабными стройками во всех сферах деятельности человека. В связи с чем одним самых востребованных производств является цементная промышленность. Выбросами цементных заводов являются как твердые, так и газообразные вещества, которые, безусловно, негативно влияют на окружающую среду и на природные биосистемы. В связи с чем одной из основных проблем современности является ухудшение качества окружающей среды за счет поступления в нее значительных объемов поллютантов разного происхождения.

Наиболее широко используемые и высокоинформативными индикаторами загрязнения окружающей среды является дикорастущая флора. В литературе достаточно много работ, посвященных использованию растений в качестве биомаркеров состояния природной среды, в том числе, и исследования проблемы воздействия цементной пыли на живые системы. Для растений ухудшение состояния определяется тем, что цементная пыль забивает устьичный аппарат растений, снижает темпы роста, фертильность и их развитие [1]. В работах Краевой Е.В. и др (1995) и Шелухо В.П. и др. (1997) показано, что цементная пыль вызывает стойкие изменения жизненного состояния деревьев, в частности сосны обыкновенной. Показано, что на хвое появляются пожелтевшие и некротические пятна, что напрямую влияет на степень обводненности, фотосинтеза и транспирацию и, следовательно, может привести к гибели [6, 8]. Ю.В. Иванов с соавторами показали, что у сосен, произрастающих в окрестностях цементного завода, наблюдается снижение урожайности и всхожести семян, что угрожает естественной регенерации сосны обыкновенной в исследуемых районах [9].

Однако, работ по исследованию возможного цитогенетического и мутагенного воздействия цементной пыли на природную флору в научной литературе очень мало. В исследовании Reutova N. и соавторов (2018) [10] с использованием одуванчика лекарственного в качестве биоиндикатора показан повышенный уровень мутагенности загрязнения почв тяжелыми металлами. В работе Джамбетовой П.М. (2012) показано значительное увеличение уровня мутаций у видов дикорастущей флоры, произрастающих на загрязненных нефтепродуктами почвах.

В связи с вышесказанным, целью нашей работы явилось изучение уровня мутабильности у одуванчика лекарственного, произрастающего на территории цементного завода.

Материал и метод исследования. Изучение генотоксичности цементной пыли было проведено с использованием дикорастущего растения одуванчика лекарственного (Taraxacum officinale Wigg.S.l.). Сбор материала проведен в трех точках: непосредственно на территории Чири-Юртовского цементного завода (Чеченская Республика), в селе Чири-Юрт (1,5 км от цементного завода) и в окрестностях с Дуба-Юрт (8,5 км от цементного завода). Выбор чистой зоны для сбора материала - село Дуба-Юрт, обусловлен тем, что населенный пункт находится в Аргунском ущелье. Роза ветров чаще всего направлена с гор вниз по ущелью, и цементная пыль не достигает данного населенного пункта. В связи с чем нами это село было выбрано в качестве условно чистой территории.

Частоту хромосомных аббераций в клетках проростков семян Taraxacum officinale Wigg. s. l. определяли анализом структуры хромосом на стадиях анафазы и метафазы митотического деления согласно методике, предложенной Дубининой Л.Г. (1978) [3]. Проводили учет хромосомных фрагментов, «мостов» и «двойных мостов». Так называемые «мосты» возникают при сложных множественных перестройках митотического веретена деления, что приводит к образованию дицентрических хромосом.

Методика проведения. Семена одуванчика лекарственного проращивают при 260С в чашке Петри. Окрашивают 5%-м раствором ацетокармина на водяной бане 10-12 мин. Затем, помещают на предметное стекло в каплю 45% уксусной кислоты и отрезают темноокрашенные кончики корней. Накрывают покровным стеклом, двумя слоями фильтровальной бумаги и раздавливают спичкой, слегка постукивая по покровному стеклу. Качественные препараты выглядят в виде равномерно окрашенного розового пятна. Анализ проводят с использованием светового микроскопа при увеличении 10х40.

Результаты исследования. Результаты проведенного исследования уровня мутабильности одуванчика лекарственного представлены в таблице 1.

Таблица 1. Частота клеток корешков одуванчика лекарственного с хромосомными нарушениями.

Пункт исследования

Всего

Частота клеток с хромосомными аберрациями

р

абс

%

Территория цементного завода (ЦЗ)

1000

126

12,6

<0,001

Село Чири-Юрт ( 2 км от ЦЗ)

1000

102

10,20

<0,001

Село Дуба-Юрт (8,5 км от ЦЗ)

1000

19

1,90

 

Как мы видим, наиболее низкий уровень мутабильности выявлен в проростках семян одуванчика лекарственного собранного в окрестностях села Дуба-Юрт (1,90%). Подобный результат согласуется с данными Джамбетовой П.М. (2012) [2], в работе которой среднее значение уровня хромосомных нарушений для одуванчика лекарственного для условно чистой зоны равен 2,27%.

Частота появления хромосомных нарушений в проростках Taraxacum officinale, собранных на территории цементного завода в 6,6 раза достоверно выше данного показателя условно чистой зоны (<0,001). Достоверно значимые различия также отмечаются для частоты хромосомных аберраций проростков (10,20%), собранных в окрестностях села Чири-Юрт, что превышает в 5,4 раза данные условно чистой зоны.

Результаты анализа хромосомных перестроек по отдельным типам (фрагменты, «мосты» и «двойные мосты») в корешках проростков Taraxacum officinale Wigg. s.l. представлены в таблице 2.

Таблица 2. Частота ана-телофазных клеток корешков одуванчика лекарственного с хромосомными нарушениями различного типа.

Пункт исследования

Всего

Частота клеток с различными типами хромосомных нарушений

фрагментация

«мосты»

«двойные мосты»

абс

%

абс

%

абс

%

Территория цементного завода (ЦЗ)

1000

101

10,1

17

1,7

6

0,6

Село Чири-Юрт

( 2 км от ЦЗ)

1000

78

7,8

18

1,8

6

0,6

Село Дуба-Юрт (8,5 км от ЦЗ)

1000

16

1,6

3

0,3

0

0,0

Как мы видим (табл. 2), мутагенный и цитотоксический эффект цементной пыли выявляется в увеличении частоты отдельных типов хромосомных аберраций, отмечается высокая частота встречаемости хромосомных нарушений по всем трем типах аберраций. Так, если для условно чистой зоны (с. Дуба-Юрт) показатель «двойные мосты» не выявлены (0,0%), а «мосты» встречаются с низкой частотой (0,3%), то эти хромосомные нарушения в клетка проростков одуванчика лекарственного, собранных на загрязненных территориях встречаются примерно с одинаковой частотой (табл. 2). Наиболее высокая частота встречаемости структурных нарушений хромосом характерна для показателя «фрагментация»: для загрязненных территория цементного завода и населенного пункта выявлено 10,1% и 7,8% от общего числа хромосомных аберраций, соответственно.

Таким образом, проведенное исследование показало, что выбросы цементного завода (в основном, цементная пыль) обладают мутагенным и цитогенетическим воздействием, что выявляется повышением частоты хромосомных нарушений в ана-телофазных клетках корешков проростков семян одуванчика лекарственного по сравнению с условно чистой зоной. При этом, надо отметить, что виды дикорастущей флоры (в частности, одуванчик лекарственный) как биоиндикаторы для выявления загрязнения среды их обитания являются наиболее информативными и удобными в исследовании, поскольку находятся непосредственно в контакте с почвой, атмосферой и водой. Показана их высокая чувствительность к нефтепродуктам и тяжелым металлам в почве [7, 9] и к цементной пыли в данном исследовании.

Список литературы

  1. Белюченко И.С. Влияние выбросов Белореченского химзавода на содержание стронция в окружающих ландшафтах. /И.С.Белюченко, Е.И.Муравьев, Д.В.Петренко // Труды КубГАУ. 2007. - №2(6). - С. 66-70.
  2. Джамбетова П.М. Эколого-генетический мониторинг окружающей среды //Германия, Изд-во Lambert, 2012. - 98 с.
  3. Дубинина, Л.Г. Структурные мутации в опытах с Crepis capillaries L. М. /Л.Г. Дубинина. //Наука. - 1978. - С.188
  4. Дуров В.В. Охрана атмосферного воздуха в цементной промышленности /В.В. Дуров //Цемент и его применение. – 1998. – № 6. – С. 2-3.
  5. Колесников С. И., Казеев К. Ш., Вальков В. Ф. Экологические последствия загрязнения почв тяжелыми металлами /С.И. Колесников, К.Ш. Казеев, В.Ф. Вальков. //Ростов н/Д:СКНЦ ВШ, 2000. – 232 с.
  6. Краева Е.В. Влияние промвыбросов предприятия «Мальцевский портландцемент» на устойчивость сосны. / Е.В.Краева //Биол. разнообразие лесных экосистем: материалы Всерос. совещ. М., 1995. - С. 269-271.
  7. Реутова Н.В. Растительные тест-системы в эколого-генетическом мониторинге. /Н.В. Реутова, П.М. Джамбетова, М.М. Биттуева // СИБАК, Новосибирск, 2015. – 93с.
  8. Шелухо В.П. Ослабление сосновых насаждений выбросами цементного производства. // Изв. Вузов, 1997. - №1-2. - С. 155-118.
  9. Ivanov Yu. V., Kartashov A. V., Ivanova A. I., Ivanov V. P., Marchenko S. I., Nartov D. I., Kuznetsov V. V. Long-term impact of cement plant emissions on the elemental composition of both soils and pine stands and on the formation of Scots pine seeds. Environmental Pollution. 243 (2018) 1383-1393. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2018.09.099.
  10. Reutova N. Species of wild flora as indicators of environmental genotoxicity /N. Reutova P. Dzhambetova S. Abilev //Annales · Ser. hist. Nat., 2018. - №28(2) – Р.137-144. https://doi.org/19233/ASHN.2018.17

Интересная статья? Поделись ей с другими:

Внимание, откроется в новом окне. PDFПечатьE-mail