Секция - Биологические науки

Подсекция – Генетика и цитология

Огинова И.А.

Днепропетровский национальный университет

Митотическая активность клеток корневых меристем

сорго на фоне гербицидов

Современное сельское хозяйство требует все большей интенсификации производства что невозможно без применения различных биологически активных веществ, в том числе и гербицидов. Однако эти химические средства борьбы с сорняками могут оказывать негативное воздействие на генетический материал клеток культурных растений. В частности, имеются многочисленные работы отечественных и зарубежных исследователей, в которых обращается внимание на мутагенные эффекты ряда гербицидов, их отрицательное влияние на гистоны и нуклеиновые кислоты, вызывающее деформацию хроматина и т.п. Так, атразин и карбин усиливают фосфорилирование богатой лизином фракции Н1 и снижают ацетилирование фракций Н2, что искажает функционирование генов. Гербицид 2,4-Д стимулирует появление очагов нетипичной пролиферативной активности в камбии, перицикле и корневой меристеме, которая при увеличении дозы препарата или времени воздействия сменяется ингибирующим эффектом в этих тканях. При этом клетки зон деления и растяжения главного корня утрачивают функцию размножения, а рост растений замедляется вследствие сокращения частоты делений и различных нарушений нормального хода митоза. Некоторые гербициды оказывают прямое воздействие на синтез ДНК и РНК. Например, глицериновый эфир и трифлуралин ингибируют синтез нуклеиновых кислот в растениях кукурузы; атразин усиливает синтетическую активность хроматина в сое, а паракват – синтез ДНК в корнях бобов. Четко выраженным мутагенным действием, сопровождающимся увеличением патологий митоза в корневых меристемах лука, гороха, кормовых бобов, ячменя, пшеницы, кукурузы и других культурных растений, обладают некоторые симм-триазины, 2,4-Д, эптам, трефлон, рамрод, севан, хлорофос, дихлофос, диазины, лассо и ряд других гербицидов.

В связи с этим не представляется возможным считать применение гербицидов абсолютно безопасным агротехническим приемом, но и отказываться от их использования вряд ли целесообразно, т.к. высокая засоренность посевов существенно снижает урожайность культурных растений.

Компромиссное решение этой проблемы возможно на пути поиска оптимальных гербицидных композиций в сочетании с антидотами или адаптогенами.

Изучение реальности подобного подхода проводилось в многолетних полевых опытах с использованием в качестве объекта исследования растений сорго «гибрид Кормовой 5». В посевах этой культуры для применения рекомендуются пропахлор, примэкстра, олеогезаприм, 2,4-ДА, дуал и некоторые другие гербициды. Для нормализации состояния растений сорго использовали биологически активный гумат натрия буроугольной природы, которым перед посевом обрабатывали семена сорго. Митотический индекс и патологии митоза определяли на постоянных давленых препаратах корневых меристем, окрашенных по Фельгену. Все данные обрабатывали статистически с уровнем надежности 95%.

В результате проведенных исследований было установлено, что высокий уровень засоренности посевов (вариант «механизированный уход») приводит к существенному снижению пролиферативной активности клеток корневых меристем и возрастанию патологий митоза в 2-4 раза (таблица). Применение всех изучаемых гербицидов позволило существенно снизить количество сорняков и несколько нормализовать количество делящихся клеток, но при этом на фоне примэкстры, пропахлора с олеогезапримом и 2,4-Д значительно (в 5-7 раз) увеличилось число соматических мутаций.

Таблица

Влияние различных гербицидов и гумата натрия на митотический индекс

Варианты	Митотический индекс, %о	Патологические метафазы, %	Патологические анафазы, %
Ручные прополки (контроль)	64.0 ± 6.8	0.3 ± 0.1	0.3 ± 0.1
Механизированный уход	31.0 ± 1.5	1.3±0.2	0.7±0.1
Примэкстра 5 кг/га	47.4 ± 5.9*	3.4 ± 0.3	1.3± 0.2
Примэкстра 5 кг/га + гумат натрия	53.8 ± 6.3*	0.4 ± 0.01*	0.1 ± 0.01*
Пропахлор 8 кг/га	39.0 ± 1.7	0.1 ± 0.02	0.1 ± 0.01*
Пропахлор 8 кг/га + олеогезаприм 2.5 л/га	39.4 ± 1.7	1.5 ± 0.2	1.4 ± 0.1
Пропахлор 8 кг/га + олеогезаприм 2.5 л/га + гумат натрия	59.8 ± 6.6*	0.3 ± 0.1*	0.1 ± 0.01*
Пропахлор 8 кг/га + 2,4-Д 1.5 л/га	43.0 ± 5.6	2.3 ± 0.2	0.9 ± 0.1
Пропахлор 8 кг/га + 2,4-Д 1.5 л/га + гумат натрия	62.6 ± 6.7*	0.3 ± 0.1*	0.1 ± 0.01*

Примечание: * отмечены варианты, в отношении которых была отклонена альтернативная статистическая гипотеза о том, что между контрольным и опытным вариантами имеются отличия.

Применение физиологически активного гумата натрия для предпосевной обработки семян сорго позволило нормализовать состояние корневых меристем культурных растений на негативном гербицидном фоне. Такое положительное воздействие гумусовых веществ позволяет успешно применять гербициды для уничтожения сорняков и одновременно сохранять нормальное состояние генома клеток меристем, которые являются доминирующими регуляторными центрами культурных растений.

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРЕ

Огинова Ирина Алексеевна

Кандидат биологических наук, доцент кафедры физиологии растений ДНУ

Домашний адрес: 49087, Днепропетровск, ул. С. Ковалевской, д. 74, кв. 52

Д.Т.: 725 – 31 - 16