УДК 57
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