Вплив лазерного світла різних довжин хвилі на мутагенну ефективність іонізуючої радіації.

Відомо, що генетичне дію іонізуючої радіації можна модифікувати за допомогою різних екзо- та ендогенних факторів. Мета модифікації різна. У наукових генетичних експериментах вирішальне значення мають сенсибілізуючі модифікатори. А з точки зору захисту від забруднень навколишнього середовища найбільшу цінність представляють ті з них, які зменшують вражаючу дію іонізуючої радіації на спадковість живих організмів. До на¬стоящему часу ефективних антимутагенів є дуже мало (Гончарова, 1974; Моссе, 1974). А тому проблема захисту людини та інших живих організмів

від мутагенного дії факторів навколишнього середовища вельми актуальна. Для її вирішення необхідний як емпіричний пошук найбільш ефективних радіопротекторів для конкретних генотипів, так і вивчення біологічних процесів, що визначають ту чи іншу дію модифікатора.

Викладені в попередніх параграфах експериментальні дані свідчать про те, що лазерне із¬лученіе при дотриманні певних умов впливає на процеси репарації та реплікації генетичного матеріалу клітини, а також на ступінь росту і розвитку опромінених рослин. Реалізація зазначених реакцій в онтогенезі може призвести до зміни функції генетичного матеріалу і в кінцевому підсумку до на-слідчої мінливості. Попереднє вивчення умов і визначення найбільш ефективних параметрів лазерного випромінювання дозволило встановити модифікуючу дію лазерного світла на частоту мутацій, індукованих іонізуючою радіацією у рослин. Найбільша увага приділялася пошуку умов, при яких проявляється антимутагенну дію лазерного випромінювання. У процесі досліджень було встановлено, що безперервне лазерне випромінювання в синій області спектра підсилює мутагенну дію гамма-і рентгенівської радіації на зернових культурах. Так, додатковий вплив світлом гелій-кадмієвого лазера в синій області спектра на гамма-опромінені повітряно-сухе насіння ячменю сорту Надя призвело до помітного підвищення виходу змінених форм в М2. Як від¬но з табл. 5.12, частота змінених сімей у варіанті гамма-опромінення склала 4,9%, а при комбінірован¬ном опроміненні (радіація + гелій-кадмієвий лазер) - 20,3%.

Аналогічний досвід, поставлений на пшениці Ленинградка (табл. 5.13) з використанням рентгенівських променів і того ж типу лазера, дав схожі, але менш виражені результати. Під дією рентгенівських променів було індукувати 8,8% змінених сімей, при лазер-ном опроміненні-10,1%, а при комбінованому - 11,2%, т. Е. Частота їх у всіх дослідних варіантах відрізнялася мало. Отримані дані становлять інтерес з точки зору вивчення причин високої мутагенної ефективності випромінювання гелій-кадмієвого лазера. Мабуть, ця його особливість може бути обумовлена

пригніченням під дією випромінювання репаруючу сі¬стем клітини, що підтверджується підвищенням виходу хромосомних аберацій при додатковому впливі випромінюванням гелій-кадмієвого лазера на гамма-опромінені насіння ячменю (див. табл. 5.7).

Протилежний, т. Е. Антимутагенний, ефект справляло низькоенергетичний випромінювання другої гармоніки рубінового лазера (доза 20 Дж / см2).

Як видно з табл. 5.14, у варіантах з попередніми і подальшим по відношенню до гамма-опроміненню впливом лазерним випромінюванням спостерігається приблизно в два рази менша частота змінених сімей в М2 (4,2 і 3,4% порівняно з 9,5% у варіанті радіаційного опромінення). Звідси випливає, що випромінювання другої гармоніки рубінового лазера (енергія одного им- 'пульсу 0,1 Дж) володіє радіозахисним ефектом при гамма-опроміненні насіння ячменю. Однак вище було показано (див. Табл. 5.1), що при додатковому впливі на насіння пшениці це випромінювання сенсибілізованої цитогенетическое дію потужних імпульсів основ¬ной частоти випромінювання рубінового лазера. Встановлені відмінності в ефектах можуть бути пов'язані з тим, що в дослідах з пшеницею в якості основного фактора використовувалася не радіація, а випромінювання інший хвилі того ж лазера. Не виключено вплив і біологічних особливостей опромінюваних культур. Зокрема, наявність у ячменю приросли до зернівці квіткових плівок, сильно поглинаючих УФ випромінювання.

При вивченні -модифікує лазерного випромінювання на мутагенний ефект радіації були випробувані не тільки імпульсні лазери, а й лазери з не¬преривним низькоінтенсивних випромінюванням, зокрема гелій-неоновий (РМ = 20 мВт / см2) з довжиною хвилі в червоній області спектра. У дослідах з пшеницею опромінювались сухе насіння і дводенні проростки. В якості

основного фактора використовувалося опромінення гамма-променями (для сухого насіння доза 2,6 Кл / кг, для проростків 0,5 Кл / кг). Експозиція лазерного опромінення в обох випадках становила 30 хв. В М2 враховувалися в основному фенотипічні зміни якісних ознак. Вивчення мінливості рослин показало, що при комбінованому впливі з'являється значно менше змінених сімей - 8,9%, ніж при дії тільки гамма-радіацією-15,7% (табл. 5.15). У М3 змінені ознаки в основному зберігаються. Таким чином, результати цього досвіду показують, що / лазерне випромінювання сприяє зменшенню частоти мутацій у пшениці, індукованої при попередньому опроміненні гамма-радіацією.

Вище зазначалося, що для практичної селекції найбільш важливий спектр індукованої спадкової мінливості. Його аналіз показав, що при гамма-опроміненні спостерігається поява рослин головним обра¬зом з контрастними змінами форми та забарвлення колоса (скверхеди, циліндричні, спельтоіди, чорна луска і т. Д.), А після впливу випромінювання гелій-неонового лазера-форми в основному зі зміною ознак висоти рослин, будови соломини, довжини вегетаційного періоду та ін. При комбінованому облучелазерного світла пояснюється активізацією під його впливом репаруючу систем клітини і модіфікаці¬ей біохімічних процесів, що забезпечують реалізацію генетичної інформації в ході онтогенезу.

У зв'язку зі зміною характеру спадкової мінливості при комбінованій обробці насіння пшениці та ячменю великий інтерес представляє питання про генетичну природу виниклих мутантів. З цією метою були проведені реципрокні схрещування мутантів, отриманих під дією випромінювання гелій-неонового лазера з вихідними формами. Була встановлена досить висока ступінь прояву гетерозису у гібридів БЬ який переважно спостерігався у варіантах прямого схрещування мутант X вихідний сорт, що свідчить про участь в цьому явищі цитоплазматических регуляторних елементів (Хотилева, Хохлова, 1982). При аналізі розщеплення гібридів б-ло відзначено, що спадкування мутантних ознак у варіантах лазерної дії здійснювалося в основному за домінантним типом. А у варіантах комбінованого впливу з більшою частотою, ніж при використанні тільки гамма-променів, зустрічалися мутації, успадковані за домінантним типом.

На закінчення можна відзначити, що лазерне випромінювання при підборі оптимальних параметрів може служити ефективним модифікатором індукованого мутагенезу у рослин. Є відомості про отримання цінних мутацій при спільній дії гамма-променів і лазерного світла у ячменю (Дудін, 1979) і при комбінуванні з рентгенівською радіацією у бавовнику (Кулієв, Гасимов, 1978). Лазерне випромінювання можна також застосовувати для модифікації генетичної ефективності хімічних мутагенів (Хотилева, Хохлова, 1982) з метою розширення спектру мутаційної мінливості рослин.