Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Влияние тяжелых металлов на цитогенетическую изменчивость сосны обыкновенной : Pinus sylvestris L. Белоусов, Михаил Владимирович

Влияние тяжелых металлов на цитогенетическую изменчивость сосны обыкновенной : Pinus sylvestris L.
<
Влияние тяжелых металлов на цитогенетическую изменчивость сосны обыкновенной : Pinus sylvestris L. Влияние тяжелых металлов на цитогенетическую изменчивость сосны обыкновенной : Pinus sylvestris L. Влияние тяжелых металлов на цитогенетическую изменчивость сосны обыкновенной : Pinus sylvestris L. Влияние тяжелых металлов на цитогенетическую изменчивость сосны обыкновенной : Pinus sylvestris L. Влияние тяжелых металлов на цитогенетическую изменчивость сосны обыкновенной : Pinus sylvestris L.
>

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Белоусов, Михаил Владимирович. Влияние тяжелых металлов на цитогенетическую изменчивость сосны обыкновенной : Pinus sylvestris L. : диссертация ... кандидата биологических наук : 03.02.08, 03.02.07 / Белоусов Михаил Владимирович; [Место защиты: Воронеж. гос. ун-т].- Воронеж, 2011.- 160 с.: ил. РГБ ОД, 61 11-3/896

Введение к работе

Актуальность темы. Своевременная оценка устойчивости лесных экосистем имеет огромное значение в связи с постоянно усиливающимся антропогенным давлением. В России сегодня наблюдается кризис лесных сообществ, который проявляется в сокращении площади лесных территорий, снижении их устойчивости, продуктивности, способности противостоять вредителям и болезням, в сокращении видового разнообразия. Так, за последние годы в Центрально-Черноземной зоне в целом лесистость упала с 18,7 до 10,4%, а непосредственно в Воронежской области до 7,4%. С ростом населения и интенсификацией хозяйственной деятельности значение леса постоянно возрастает, лесные территории же неуклонно сокращаются (Гераськина, 2007; Шилов, 2011). В сложившейся ситуации большое значение для оптимизации лесовосстановительного и лесообразовательного процесса имеет изучение влияния природных и антропогенных факторов на продуктивность и устойчивость лесов.

Реакция растений на факторы среды изучена далеко не полностью. В результате различных видов человеческой деятельности в воздух и почву выбрасывается более 200 различных компонентов. Среди них обширную группу занимают тяжелые металлы (ТМ), влияние которых на живые организмы (чаще травянистые и реже лиственные древесные растения) в последнее время активно изучается на морфофизиологическом и биохимическом уровнях (Бессонова и др., 1991; Chakravatry et al., 1992; Fargasova et al., 1998; Довгалюк и др., 2001; Montvydiena, 2004; Титов и др., 2007; Кузнецова, 2009; Серегин, 2009). Практически отсутствуют экспериментальные работы, направленные на изучение действия конкретных металлов на важнейшие цитогенетические показатели хвойных растений (Федорков, 2011). Известно, что ТМ помимо токсического эффекта оказывают и мутагенный, который в настоящее время изучен крайне слабо и разрозненно (Genotoxic effects of heavy metals..., 1998; Кулаева и др., 2010). Изучение цитогенетических реакций сосны обыкновенной на воздействие ТМ позволит определить уже на ранних этапах их генотоксический эффект; характер, специфику и механизмы воздействия на цитогенетический аппарат; чувствительность к этим факторам различных цитогенетических показателей и др. Эти вопросы недостаточно изучены у хвойных видов. Установление закономерностей индукции цитогенетических эффектов у растений при действии ТМ необходимо для обоснования решений в природоохранной деятельности, для восстановления лесов на значительных по площади территориях, загрязненных ТМ.

Целью работы явилось изучение влияния различных тяжелых металлов на цитогенетические показатели проростков семян сосны обыкновенной из Усманского бора (выделенного в категорию особо ценных лесов) для оценки их генотоксичности и выявления возможных механизмов воздействия.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Изучить цитогенетические характеристики семенного потомства сосны из различных районов Усманского бора в многолетней динамике.

  1. Оценить чувствительность проростков сосны обыкновенной к воздействию нитрата свинца на примере цитогенетических показателей, а также активности и изозимного спектра дыхательных ферментов.

  2. Разработать ряды генотоксичности ТМ и схему их влияния на цитогенетические параметры сосны обыкновенной.

Научная новизна работы. Впервые проведены исследования по изучению цитогенетических характеристик семенного потомства сосны обыкновенной при воздействии солей ТМ, взятых в различных концентрациях. Определены опытным путем пороговые концентрации для каждого из использованных металлов.

Выявлена большая чувствительность цитогенетических критериев (уровень и спектр патологий митоза, частота встречаемости микроядер, доля клеток на разных стадиях митоза) для оценки воздействия ТМ по сравнению с определением активности и изозимного спектра дыхательных ферментов. По результатам воздействия ТМ на проростки семян сосны обыкновенной сформированы ряды генотоксического и токсического эффектов влияния. Предпринята попытка выявления механизмов их действия на клеточном уровне.

Проведен пятилетний цитогенетический мониторинг шести выборок Усманского бора, что позволяет оценить состояние уникального леса, находящегося в заповедной зоне, как удовлетворительное.

Теоретическое и практическое значение работы. Результаты экспериментальных исследований дополняют существующие сведения о влиянии ТМ в различных концентрациях на цитогенетические показатели хвойных растений, а также о механизмах, регулирующих эти процессы. Полученные данные расширяют представление о возможности использования сосны обыкновенной как тест-объекта.

Основные результаты работы могут быть использованы при проведении селекционно-генетических исследований, направленных на повышение металлоустойчивости хвойных растений, а также в учебном процессе при чтении лекционных курсов по общей экологии, генетике, физиологии растений, биохимии, а также ряда спецкурсов (экологическая генетика, цитогенетика).

На защиту выносятся следующие положения:

  1. Результаты проведенных цитогенетических исследований шести выборок (из Краснолесного и Борского лесничеств) Усманского бора свидетельствуют об удовлетворительном состоянии исследованного древостоя и подтверждают возможность их использования в качестве источника семян для лесовосстановительных работ, а также для экспериментальных исследований по изучению влияния стрессоров различной природы (в частности ТМ) на сосну обыкновенную.

  2. На примере сосны обыкновенной показана большая чувствительность цитогенетических показателей (уровень и спектр патологий митоза, доля клеток на переходе метафаза-анафаза, доля микроядер) по сравнению с активностью и изозимным спектром дыхательных ферментов для оценки токсичности ТМ.

  1. Токсический и генотоксический эффекты воздействия одного и того же металла разнохарактерны и позволяют формировать различные ряды по уровню индуцируемого питогенетического эффекта.

  2. Возможными механизмами действия ТМ является блокировка полимеризации тубулина микротрубочек веретена деления ионами ТМ (что приводит к задержке клеточного цикла на стадиях метафазы и мета-анафазы), а также их ингибирующее действие на ферменты репарации ДНК (что цитологически проявляется в существенном увеличении доли фрагментов хромосом в метафазе митоза и микроядер в интерфазных клетках).

Личный вклад. Автором разработаны теоретические и методические положения диссертационной работы, обоснованы цели и задачи исследования, проведен сбор и анализ экспериментального материала, обобщены результаты исследований. Статьи и научные доклады подготовлены самостоятельно и в соавторстве.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на 5-ом Международном совещании «Кариология, кариосистематика и молекулярная систематика растений» (Санкт-Петербург, 2005); на Всероссийской студенческой конференции «Роль естественных наук в решении проблем современного общества» (Липецк, 2009); на 8-й Международной научно-практической конференции «Природноресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России» (Пенза, 2010); на 14-й Международной Пущинской школе-конференции молодых ученых (Пущино, 2010); на 15-й Международной экологической студенческой конференции «Экология России и сопредельных территорий» (Новосибирск, 2010); на 19-й Международной научно-практической конференции «Экология и жизнь» (Пенза, 2010); на 1-й Международной научно-практической заочной конференции «Экологическая безопасность и устойчивое развитие территорий» (Чебоксары, 2010), а также на научных конференциях ВГУ (2009, 2010).

Исследования поддержаны Федеральной целевой программой "Научные и научно-педагогические кадры для инновационной России" (ГК N П395, П270, 14.740.11.0114, 14.740.11.0169).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ, включая 3 статьи в рецензируемых журналах.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из общей характеристики работы, 3-х глав, выводов и списка литературы, включающего 268 наименований, в том числе 68 иностранных. Работа изложена на 160 страницах, содержит 8 таблиц и 36 рисунков.

Похожие диссертации на Влияние тяжелых металлов на цитогенетическую изменчивость сосны обыкновенной : Pinus sylvestris L.