Изучено влияние малых доз радиации на растения

Радиобиологи и генетики из Сибирского федерального университета, Института клеточной биологии и генетической инженерии (Украина) и Гёттингенского университета (Германия) выяснили, как малые дозы радиации влияют на процессы жизнедеятельности и развития растений и как этот механизм в перспективе поспособствует использованию сельскохозяйственных растений для очищения и восстановления районов Чернобыльской зоны отчуждения.

Результаты исследования опубликованы в International Journal of Radiation Biology.

Проблема влияния хронического облучения на живые организмы обрела особую актуальность в контексте исследований отдаленных последствий катастроф на атомных электростанциях и производствах, приведших к долгосрочному радиактивному заражению обширных территорий малыми дозами радиации.

Экспериментальные работы, которые проводятся с 1986 года в Чернобыльской зоне, показали, что малые дозы существенно влияют на биоту.

Многолетние наблюдения за ростом и развитием растений, осуществляемые международным коллективом украинских, европейских и российских ученых, и протеомный анализ показали, что малые хронические дозы облучения вызывают различные изменения в растительных организмах.

«Очень важно более детально изучить действия малых доз на процессы жизнедеятельности и развития растений, чтобы понять тенденции влияния радиации на загрязненных территориях.

Мы показали индукцию («включение») ключевых генов репарации (восстановления) ДНК — RAD51, Rad1, Ku70 — при облучении модельного растения арабидопсис (Arabidopsis thaliana) редко ионизирующим острым (однократным, фракционированным) и хроническим излучением в дозе до 6 Гр включительно.

Болeе высокие дозы вызывали как индукцию, так и репрессию (подавление транскрипции) этих генов. В предыдущих работах уже отмечалось, что однократное излучение обладает большим потенциалом активизации восстановительных механизмов по сравнению с фракционированным.

Интересно, что у необлученных потомков облученных растений сохраняется повышенный уровень экспрессии генов (экспрессия — преобразование наследственной информации генов в РНК или белок), среди которых RAD51 и Rad1, но не Ku70», — сообщил один из участников исследования Константин Крутовский, руководитель лаборатории лесной геномики и НОЦ геномных исследований Сибирского федерального университета, ведущий научный сотрудник Института общей генетики им. Н. И. Вавилова Российской академии наук, профессор Гёттингенского университета (Германия) и Техасского А&М университета (США).

Изучив влияние низких доз хронического облучения также на ключевые гены цветения, исследователи обнаружили, что хроническое облучение может существенно изменять активность этих генов.

При воздействии в дозе 3cGy наблюдалось более раннее, а при увеличении дозы до 17cGy — более позднее цветение, чем у растений, которые не подвергались воздействию.

Кроме того, было выявлено, что повышенный фон радиации существенно влияет на сигнальные системы растений.

Ученые отметили, что выживание в условиях воздействия вредного фактора зависит в том числе от взаимодействия стрессоров (гипертермический или осмотический шок, засоление почвы).

Со временем наблюдается восстановление ростовой функции при всех применяемых дозах радиации, но в случае наложения гипертермии или солевого стресса восстановление растения происходит более активно.

Возможно, есть общие компоненты восстановительных реакций после воздействия этих трех стрессоров.

При этом в начальный период воздействия стрессора происходит одновременное повышение устойчивости растения и к нескольким другим стресс-факторам, которое в дальнейшем может вернуться к исходному уровню.

«Проведенные эксперименты показывают, что изменения климата на планете, повышение средней температуры, засуха, засоление почв и так далее могут привести к непредвиденным последствиям.

Не стоит забывать и об изменении толщины озонового слоя, что также приводит к увеличению количества УФ-лучей, которые достигают земной поверхности.

В сочетании с другими антропогенными факторами это существенным образом влияет на биоту — в частности, негативно сказываясь на урожайности сельскохозяйственных культур.

Что же касается подтвержденной способности растений накапливать радионуклиды в низких концентрациях в семенах и масле, это дает нам возможность говорить о возможном использовании технических сельскохозяйственных растений для стабильной ремедиации районов Чернобыльской зоны отчуждения», — сообщил соавтор этого исследования Намик Рашидов, доктор биологических наук, заведующий лабораторией биофизики сигнальных систем растений отдела биофизики и радиобиологии Института клеточной биологии и генетической инженерии Национальной академии наук Украины.

СФУ

20 статей

Сибирский федеральный университет — высшее учебное заведение, расположенное в Красноярске. Первый в России федеральный университет. Крупный научно-исследовательский и образовательный центр в России. Крупнейший университет восточной части России.

Показать больше