Оценки мутагеннности среды.

Оборудование: две чашки Петри, фильтровальная бумага.

Объекты: семена культурных растений: гороха, капусты, томатов, ржи, овса и других по 50 – 100 штук. Семена одуванчика лекарственного, собранные в районах с различным уровнем антропогенной нагрузки по 100 штук.

Ход работы

Под жизнеспособностью понимают энер­гию прорастания и всхожесть семян. Мето­дическую основу простейшего генетическо­го мониторинга составляют анализ жизне­способности семян и процент анафаз с му­тациями при проращивании семян на сре­дах (вода, почва), загрязненных различны­ми химическими соединениями.

Оценка жизнедеятельности семян после некоторых внешних воздействий — наибо­лее простой и старый критерий оценки ток­сичности и мутагенности изучаемых факто­ров. Уменьшение количества делящихся клеток соответствует понижению жизне­способности меристематических тканей.

Определение жизнеспособности семян культурных растений после воздействия на них некоторых факторов окружающей сре­ды — простейшая тест-система, которая мо­жет быть использована на факультативных занятиях в школе в процессе изучения ге­нетики и экологии.

Кратко рассмотрим процесс прораста­ния семян растений. Прорастание семе­ни — это переход от состояния покоя к росту зародыша и формированию проро­стка. При оптимальной влажности и тем­пературе семена набухают, в клетках и ее органеллах активизируются ферменты, усиливается дыхание, происходит гидро­лиз запасных питательных веществ, обра­зуются полирибосомы. Начинается синтез белков и других веществ. Химические со­единения необходимые для синтеза новых органических веществ, образуются в про­цессе гидролиза запасных питательных веществ эндосперма, перисперма и семядо­лей зародыша. Прорастание семян регули­руется фитогормонами, которые перехо­дят в активное состояние при набухании семени и перераспределяются между раз­личными его частями.

Прорастание семян характеризуется всхожестью, т.е. процентом семян, давших нормальные проростки в оптимальных для них условиях за определенный срок (для полевых культур — 6 — 10 суток).

Задание 1. Оценить уровень мутагенности воды различных природных источников. Возьмите равное количество семян любого культурного растения: гороха, капусты, томатов, ржи, овса и др. Одну часть семян следует замо­чить в обычной водопроводной воде, а дру­гую — в воде из исследуемого источника. При сравнении жизнеспособности семян нужно использовать указанные критерии, как энергия прорастания и всхожесть.

Обратите внимание на очень важный момент. Для правильной оценки токсично­сти или мутагенности какого-либо водоема предварительно замачивать семена следует непосредственно на его берегу. Семена по­гружают в воду, взятую из водоема; и держат в ней несколько часов. В таком виде семена доставляют в лабораторию. Там расклады­вают их по чашкам Петри и смачивают фильтровальную бумагу водой из водоема. Вода в природном водоеме представляет собой сложную систему, которая очень бы­стро изменяет свойства, находясь в изоли­рованном небольшом объеме.

Задание 2. Оценить уровень мутогенности воздуха. Собрать семена одуванчика лекарственного на газоне в нескольких метрах от автомагистрали с активным автомобильным движением. Одновременно собрать семена одуванчика лекарственного в зеленой зоне в дали от напряженных автомагистралей. По внешнему виду семена в двух выборках не должны отличатся: размер семян 2—3 мм, цвет серо-бежевый. Хранить их в сухом месте в бумажных пакетах при ком­натной температуре.

Семена прорастить в чашках Петри диаметром 10 см на влажной фильтроваль­ной бумаге при комнатной температуре. Фильтровальную бумагу смочить водой. В одной чашке проращивать одновременно 10 — 35 семян. На 4—5-е и на 7-е сутки проращивания в ка­ждой чашке отдельно подсчитать коли­чество проросших семян для того, чтобы оценить энергию прорастания. На 14-е су­тки подсчитать также количество про­росших семян и оставшихся нежизнеспо­собными.

На основании полученных данных оцените жизнеспособность и энергию прорастания семян одуван­чика лекарственного, собранных в различных районах. Важ­ное условие в проделанной работе — повто­ряемость результатов, чтобы избежать эф­фекта случайности.

Утрата жизнеспособности может быть обусловлена многими причинами. Одна из них состоит в том, что меристемные клет­ки зародыша корня или погибают, или ут­рачивают способность к нормальной митотической деятельности, так как в них образуются хромосомные пере­стройки, затрудняющие деление клеток. Нужно помнить, что развитие нормального проростка с корнем и семя­дольными листьями невозможно без митозов. В то же время начальные этапы формирования про­ростка связаны с накоплением воды в клет­ках, запуском метаболических реакций и увеличением объема клеток. У каждого вида растения митозы начинаются в строго оп­ределенный момент, когда главный корень достигает необходимой длины. У одуванчи­ка корень длиной 3 мм, у гороха, ржи, пшеницы — 10 — 15 мм. Нормально разви­вающийся проросток должен иметь не на­клюнувшийся, а достаточно длинный ко­рень.