Моцний М.П., Боцьва Н.П., Елина Е.В., Власова С.В.

Днепропетровский национальный университет им. Олеся Гончара

ВЛИЯНИЕ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

НА БИОПОТЕНЦИАЛЫ ЛИСТА КУКУРУЗЫ

Эффекты, связанные з воздействием ионизирующих излучений на различные биологические объекты, в настоящее время все чаще привлекают внимание исследователей. Вместе с тем, влияние ионизурующих излучений на электрогенез высших растений практически не изучено, что и послужило предпосылкой для проведения данных исследований.

Исследование было проведено на проростках кукурузы сорта "Кадр". Семена кукурузы высаживали в грунт в специальные горшочки, и через 3 недели проростки были готовы к проведению эксперимента. Проростки разделяли на три группы: І группа - контрольная, ІІ группа (С = 10) и III группа (С = 30) - растения, участки листьев которых получали экспозиционную дозу 10 и 30 рентген соответственно. Для облучения листьев использовали ренгеновскую установку "ДРОН". Длина волны рентгеновских лучей составляла λср = 1,7 Ǻ. Мощность экспозиционной дозы контролировалась дозиметром и составляла 1 Р/с. При облучении формировали пучок, диаметр которого контролировали с помощью специального люминесцентного экрана.

Растения трех указанных групп поочередно помещали в специальную экранированную камеру. Облученную либо необлученную область листа растения помещали на контакты термостимулятора, работа которого основана на эффекте Пельтье. Скорость охлаждения задавали величиной проходящего через термостимулятор тока, который регулировали реостатом и контролировали цифровым амперметром. Температуру на контактах термостимулятора определяли с помощью специальной миниатюрной термопары. Длительность холодового стимула задавали с помощью реле времени. В опытах использовали холодовой импульс длительностью 5 с и скоростью охлаждения 1,5 о/с. Электрический потенциал отводили при помощи неполяризующихся электродов, соединенных со входом предусилителя на интегральных микросхемах. После предварительного усиления потенциалы записывали с помощью самописца "Endim". Для калибровки использовали сигнал специального генератора синусоидальных колебаний с частотой 1 Гц и регулируемой от 10 до 100 мВ амплитудой.

В первой группе опытов (С = 10) исследовали влияние малых доз излучения на амплитуду и длительность биопотенциалов. Опыты показали, что одиночный стимул на необлученном участке листа вызывает выраженный электрический ответ с амплитудой  ~ 100 мВ и длительностью 35 с, что соответствует параметрам потенциала необлученного растения. Регистрацию потенциалов на облученном участке листа проводили после прекращения облучения с интервалом 60 минут. Результаты опытов этой группы показывают, что временные параметры ответа практически не изменяются, а амплитуда  уменьшается со временем. На графике динамики амплитуды ответа, полученном по результатам этой группы опытов (кривая 1), видно, что амплитуда со 100 мВ (в норме) существенно уменьшается на 180-й минуте до 13 мВ и далее стабилизируется на уровне 13-14 мВ. Измерения показали, что в дальнейшем она практически не изменяется, по крайней мере, в течение пяти последующих суток.

 

                     А, мВ

                     -100

 

                       -75 

                                                                                    

                       -50                        1                                        

                                                                                             

 

                       -25               2                               

                          

                              0               60             120            180            240    t, мин

 

Зависимость амплитуды потенциалов от временного интервала

между экспозицией и отведением: 1 – (С = 10), 2 – (С = 30)

Локальное облучение листа бóльшей дозой во второй группе опытов (С = 30) существенно меняет наблюдаемую картину. Уже через 60 минут после облучения амплитуда сигнала уменьшается до 24 мВ (кривая 2). С увеличением времени после экспозиции она постепенно возрастает и к 240-й минуте достигает значения 45 мВ. Очень важным является зарегистрированное в этой группе опытов существенное (с 50 с в норме до 10 с) сокращение длительности потенциала облученного участка  и развитие за потенциалом значительной по амплитуде (до 10 мВ) и длительности (свыше 100 с) следовой гиперполяризации.

Анализируя полученные результаты можно отметить, что локальное облучение листа кукурузы жестким рентгеновским излучением большой интенсивности ( ~ 1 Р/с) приводит к видимым изменениям биопотенциалов, отведенных в зоне облучения. При малых экспозиционных дозах (~ 10 Р) снижение амплитуды потенциалов, вероятно, свидетельствует о снижении мембранного потенциала вследствие повреждения клеточных мембран [1,2]. Значительные изменения наблюдаемых потенциалов при экспозиционной дозе 30 Р, возможно,  связаны с существенными повреждениями мембран при мощных дозах, что приводит к резкому снижению мембранного потенциала за счет уменьшения барьерной функции мембраны. Такое падение, вероятно, активирует АТФ-фазные ионные насосы, стремящиеся стабилизировать мембранный потенциал, о чем свидетельствуют сокращение длительности импульсов и возникающая следовая гиперполяризация. Скорее всего, этот механизм удается реализовать, так как амплитуда ответа растет с течением времени (после четырех часов с момента экспозиции). Однако затем энергетические ресурсы клеток истощаются, и клетки гибнут. Это приводит к тому, что спустя 10-15 часов после облучения измеренный нами потенциал листа практически равен нулю (менее 5 мВ).

Литература:

1. Гродзинский Д.М. Радиобиология растений. - К.: Наукова думка, 1989.

2. Опритов В.А., Пятыгин С.С., Воденеев В.А. Непосредственное сопряжение генерации потенциала действия в клетках высшего растения с работой электрогенного насоса. - Физиология растений. - 2002. - Т.49. - № 1.