Огінова І.О.

Дніпропетровський національний університет ім. О. Гончара

Генетичні ефекти гумусових речовин

Чимало гербіцидів, які люди використовують у посівах для боротьби з бур’янами сьогодні не проходять належної біологічної перевірки на токсичність по відношенню до культурних рослин. Особливого значення це набуває, коли йдеться про генетичну безпеку цих хімічних сполук для біосфери.

У зв’язку з цим метою проведених досліджень було з’ясування можливості використання фізіологічно активних гумусових речовин в якості антидотів, перешкоджаючих прояву шкідливого впливу гербіцидів на геном культурних рослин. Але перш за все слід було впевнитися, що гумат натрію буровугільного походження є генетично безпечним сам по собі.

Для цього використовували тест-систему Еймса, котра є загальновизнаним біологічним тестом для оцінки ступеню токсичності тих чи інших речовин за показником індукції точкових генних мутацій. Вони визначалися за реверсією певних штамів сальмонели від аутотрофності до гетеротрофності за гістидином. Використовували штами 1535 і 1950, які ревертують шляхом заміни пар нуклеотидів, а також ТА 1538 і 1534, за допомогою яких можна виявити мутагени, що діють за типом зсуву рамки зчитування. Відповідні результати приведені у табл. 1. Вони свідчать про те, що використання гумату натрію у завищених (порівняно з реально рекомендованими) дозах 0,1 г/л, 1,0г/л та навіть 10 г/л не призводить до інактивації досліджених штамів сальмонели – титри усіх культур зберегли не тільки порядок, але й абсолютне значення. Це дозволяє говорити про відсутність мутагенних властивостей у гумусових речовин і можливість їх практичного застосування.

Оскільки у спеціальних дослідженнях було доведено, що результати, одержані при використанні тест-системи Еймса можуть бути поширені й на інші біологічні об’єкти, то можна вважати гумусові речовини генетично безпечними у широкому розумінні цього слова.

Таблиця 1

Тестування гумату натрію на мутагенність за індукцією генних мутацій

Варіанти	Штами
	ТА 1534		1538		1950		1935
	Титр	Кількість ревертантів	Титр	Кількість ревертантів	Титр	Кількість ревертантів	Титр	Кількість ревертантів
Контроль (вихідна культура)	3,7^.10^9	31,0	1,2^.10^9	7,0	3,5^.10^9	38,0	1,2^.10^9	28,0
Гумат натрію, 10г/л	3,1^.10^9	32,0	1,2^.10^9	8,0	1,3^.10^9	24,0	1,0^.10^9	41,0
Гумат натрію, 1 г/л	2,8^.10^9	30,0	6,7^.10^9	7,5	3,6^.10^9	31,0	1,0^.10^9	26,0
Гумат натрію, 0,1г/л	7,1^.10^9	20,0	5,2^.10^9	3,5	4,2^.10^9	51,0	1,0^.10^9	16,0

Можливість використання гумату натрію в якості антимутагенної речовини перевірялась у дослідах з гербіцидом фентіурамом. Застосовувався біологічний тест з тичинковими волосками традесканції, який дозволяє надійно виявляти мутагени. Визначали

1) кількість соматичних рожевих подій, які є точковими мутаціями серед блакитних клітин волосків традесканції;

2) генетично нечіткі безбарвні події;

3) морфологічні зміни (галуження, загиблі волоски тощо), викликані порушеннями нормального протікання мітотичного поділу.

Одержані результати представлені у таблиці 2, аналіз якої дозволяє дійти висновку про те, що гумат натрію суттєво знижує рівень рожевих мутаційних подій, індукованих фентіурамом. Одночасно повністю нормалізувався порушений гербіцидом клітинний поділ, про що свідчать показники частоти морфологічних змін, котрі вдесятеро зростають на тлі фентіураму і не відрізняється від контролю за умови використання гумусових речовин. Це дозволило припустити наявність у них антимутагенних властивостей, перевірка яких здійснювалася у спеціальних експериментах.

Таблиця 2

Частота мутаційних подій і морфологічних змін у волосках тичинкових ниток

традесканції клону 02 на тлі фентіураму та гумату натрію

Варіанти	Рожеві мутаційні події, %	Безбарвні події, %	Морфологічні зміни, %
Контроль	0,36 ± 0,01	0,07 ± 0,01	0,20 ± 0,01
Гумат натрію, 1г/л	0,37 ± 0,01^*	0,08 ± 0,02^*	0,17 ± 0,01^*
Фентіурам, 1г/л	1,00 ± 0,02	0,36 ± 0,01	2,11 ± 0,02
Фентіурам 1г/л + гумат натрію 1г/л	0,48 ± 0,01^*	0,34 ± 0,01	0,17 ± 0,03^*

Примітка: позначкою ^* відмічені варіанти, стосовно яких була спростована альтернативна статистична гіпотеза по наявність відмінностей з контролем.

Перевірка можливості використання фізіологічно активних гумусових речовин в якості адаптогенів, здатних нормалізувати стан генетичного матеріалу рослин в екстремальних умовах здійснювалася в численних лабораторних і польових експериментах з пшеницею, кукурудзою, сорго, ячменем і вівсом, які вирощували на фоні більш ніж двадцяти гербіцидів у різних сполученнях і дозах. В усіх випадках з надійністю 95% відмічався позитивний вплив гумату натрію на геном культурних рослин.

Починаючи із нормалізації стану хроматину в інтерфазних ядрах клітин кореневих меристем, і закінчуючи мінімізацією рівня спонтанних та індукованих мутацій в метафазі й анафазі, гумусові речовини сприяють розгортанню генетичної стратегії виходу рослин із стресової ситуації за рахунок збереження резервних можливостей, які ефективно використовуються для адекватного пристосування до екстремальних умов середовища існування.

Позитивні зміни у генетичному матеріалі клітин апікальних меристем реалізуються в нормалізації всього онтогенезу рослин – на гербіцидному тлі висота рослин, площа листової поверхні, вміст хлорофілів і каротиноїдів, розмір волотей, співвідношення фертильного і стерильного пилку суттєво не відрізняються від контрольного рівня, доводячи принципову можливість використання гумату натрію в якості адаптогену широкого спектру дії.