Влияние раздельного и сочетанного действия γ-излучения и нитрата свинца на всхожесть, антиоксидантный статус и цитогенетические показатели проростков ярового ячменя

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Воздействие γ-излучения на семена в дозе 20 Гр и концентрацией свинца 2 мг/млсущественно модифицирует оксидативный статус растений ячменя. Свинец в исследованной концентрации угнетает развитие проростков, но уступает воздействию γ-излучения в способности индуцировать цитогенетические нарушения в корневой меристеме. Токсичность свинца гораздо больше сказывается на корнях, чем на побегах, поскольку корни непосредственно взаимодействуют с раствором свинца. Предварительное γ-облучение семян модифицирует оксидативный статус растений, что снижает негативное действие свинца на всхожесть семян и митотическую активностьклеток. Сочетанное действие свинца и ионизирующего излучения не ведет к усилению оксидативного стресса и увеличению частоты цитогенетических нарушений по сравнению с их раздельным действием.

Об авторах

С. А. Гераськин

НИЦ “Курчатовский институт” – ВНИИРАЭ

Email: stgeraskin@gmail.com
Обнинск, Россия

А. А. Празян

НИЦ “Курчатовский институт” – ВНИИРАЭ

Email: stgeraskin@gmail.com
Обнинск, Россия

Д. В. Васильев

НИЦ “Курчатовский институт” – ВНИИРАЭ

Email: stgeraskin@gmail.com
Обнинск, Россия

С. В. Битаришвили

НИЦ “Курчатовский институт” – ВНИИРАЭ

Email: stgeraskin@gmail.com
Обнинск, Россия

А. С. Смирнова

НИЦ “Курчатовский институт” – ВНИИРАЭ

Email: stgeraskin@gmail.com
Обнинск, Россия

Е. М. Шестерикова

НИЦ “Курчатовский институт” – ВНИИРАЭ

Email: stgeraskin@gmail.com
Обнинск, Россия

А. С. Ханова

НИЦ “Курчатовский институт” – ВНИИРАЭ

Email: stgeraskin@gmail.com
Обнинск, Россия

И. А. Пишенин

НИЦ “Курчатовский институт” – ВНИИРАЭ

Email: stgeraskin@gmail.com
Обнинск, Россия

Е. А. Казакова

НИЦ “Курчатовский институт” – ВНИИРАЭ

Email: stgeraskin@gmail.com
Обнинск, Россия

Е. С. Квичанская

НИЦ “Курчатовский институт” – ВНИИРАЭ

Email: stgeraskin@gmail.com
Обнинск, Россия

М. А. Лыченкова

НИЦ “Курчатовский институт” – ВНИИРАЭ

Email: stgeraskin@gmail.com
Обнинск, Россия

Д. Д. Бабина

НИЦ “Курчатовский институт” – ВНИИРАЭ

Email: stgeraskin@gmail.com
Обнинск, Россия

М. Ю. Король

НИЦ “Курчатовский институт” – ВНИИРАЭ

Email: stgeraskin@gmail.com
Обнинск, Россия

Я. А. Блинова

НИЦ “Курчатовский институт” – ВНИИРАЭ

Email: stgeraskin@gmail.com
Обнинск, Россия

М. С. Подлуцкий

НИЦ “Курчатовский институт” – ВНИИРАЭ

Автор, ответственный за переписку.
Email: stgeraskin@gmail.com
Обнинск, Россия

Список литературы

  1. Palumbl S.R. Humans as the world’s greatest evolutionary force.Science.2001;293:1786–1790.
  2. Aslam M., Aslam A., Sheraz M. et al. Lead toxicity in cereals: Mechanistic insight into toxicity, mode of action, and management.Front. Plant Sci.2021;11:587785.
  3. Санжарова Н.И., Цыгвинцев П.Н., Анисимов В.С. и др. Тяжелые металлы в агроценозах: миграция, действие, нормирование. Обнинск: ФГБНУ ВНИИРАЭ, 2019. 398 с. [Sanzharova N.I., Tsigvintsev P.N., Anisimov V.S. et al. Tiazholie metally v agrotsenozah: migratsia, deistvie, normirovanie. Obninsk: FGBNU VNIIRAE, 2019. 398 p. (In Russ.)]
  4. Алексахин Р.М., Фесенко С.В., Гераськин С.А. и др. Методика оценки экологических последствий техногенного загрязнения агроэкосистем. М., 2004. 88 с. [Alexakhin R.M., Fesenko S.V., Geras’kin S.A. et al. Metodika otsenki ekologicheskih posledstviy technogennogo zagriazneniya agroekosistem. M., 2004. 88 p. (In Russ.)]
  5. Gudkov S.V., Grinberg M.A., Sukhov V., Vodeneev V. Effect of ionizing radiation on physiological and molecular processes in plants.J. Environ. Radioactiv.2019;202:8-24.
  6. Choudhury F.K., Rivero R.M., Blumwald E., Mittler R. Reactive oxygen species, abiotic stress and stress combination.Plant J.2017;90:856–867.
  7. Geras’kin S.A., Kim J.K., Dikarev V.G. et al. Cytogenetic effects of combined radioactive (137Cs) and chemical (Cd, Pb, and 2,4-D herbicide) contamination on spring barley intercalar meristem cells.Mutat. Res.2005;586:147–159.
  8. Qi W., Zhang L., Wang L. et al. Pretreatment with low-dose gamma irradiation enhances tolerance to the stress of cadmium and lead in Arabidopsis thaliana seedlings.Ecotoxicol. Environ. Saf. 2015;115:243–249.
  9. Wang X., Ma R., Cui D. et al. Physio-biochemical and molecular mechanism underlying the enhanced heavy metal tolerance in highland barley seedlings pretreated with low-dose gamma irradiation.Scient. Rep. 2017;7:14233.
  10. Mohammed A.H.M.A., Mohamed H.I., Zaki L.M., Mogazy A.M. Pre-exposure to gamma rays alleviates the harmful effect of salinity on cowpea plants.J. Stress Physiology & Biochemistry. 2012; 8(4):199–217.
  11. Козьмин Г.В., Гераськин С.А., Санжарова Н.И. и др. Радиационные технологии в сельском хозяйстве и пищевой промышленности. Обнинск: ФГБНУ ВНИИРАЭ, 2015. 400 с. [Kozmin G.V., Geras’kin S.A., Sanzharova N.I. et al. Radiatsionnie tekhnologii v selskom hoziaistve I pischevoy promishlennosti. Obninsk: FGBNU VNIIRAE, 2015. 400 p. (In Russ.)]
  12. Newton A.S., Flavell A.J., George T.S. et al. Crops that feed the world 4. Barley: a resilient crop? Strengths and weaknesses in the context of food security.Food Security. 2011;3(2):141.
  13. Geras’kin S, Churyukin R, Volkova P. Radiation exposure of barley seeds can modify the early stages of plants’ development.J. Environ. Radioactiv.2017;177:71–83.
  14. Дикарев А.В., Дикарев В.Г., Дикарева Н.С., Гераськин С.А. Внутривидовой полиморфизм ярового ячменя (Hordeum vulage L.) по устойчивости к действиюсвинца.Сельскохоз. биология.2014;(5):78–87. [Dikarev A.V., Dikarev V.G., Dikareva N.S., Geras’kin S.A. Vnutrividovoy polimorphizm yarovogo yachmenia (Hordeum vulage L.) po ustoichvosti k deystviyu svintsa.Selskohoziaistvennaya biologia. 2014;(5):78–87. (In Russ.)]
  15. ГОСТ 12038–84 Межгосударственный стандарт. Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести. Стандарты на методы контроля. М.: Стандартинформ, 2002. 28 с. [GOST 12038-84 Mezgosudarstvenniy standart. Semena selskohoziaystvennih kultur. Metodi opredelenia vshozesti. Standarti na metodi kontrolia. M.: Standartinform, 2002. 28 p. (In Russ.)]
  16. Бабаян Р.С. Проращивание семян в рулонах из фильтровальной бумаги и полиэтиленовой пленки.Сельскохоз. биология. 1981;(3):473–475. [Babayan R.S. Prorschvanie semian v rulonah iz filtrovalnoybumagi i polietilenovoy plenki.Selskohoziaystvennaya biologia. 1981;(3):473–475. (In Russ.)]
  17. Walker J.R.L. Enzyme isolation from plantsand the phenolic problem. – What’s New.PlantPhysiol.1980;11:33–36.
  18. Биссвенгер Х. Практическая энзимология. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013. 328 с. [Bissvanger H. Prakticheskaya enzimologia. M.: BINOM. Laboratoria znaniy, 2013. 328 p. (In Russ.)]
  19. Разыграев А.В., Петросян М.А., Базиян Е.В., Полянских Л.С. Исследование активности каталазы в гетеротопиях в экспериментальной модели эндометриоза.Журн. акушерства и женских болезней. 2019;68(6):57–63. [Razigrayev A.V., Petrosian M.A., Baziyan E.V., Polianskih L.S. Issledovanie aktivnosti katalazy v geterotopiyah veksperimentalnoy modely endometrioza.Zurnal akusherstva i zenskih bolezney.2019;68(6):57–63. (In Russ.)]
  20. Verma S., Dubey R.S. Lead toxicity induces lipid peroxidation and alters the activities of antioxidant enzymes in growing rice plants . Plant Science. 2003;164:645–655.
  21. Zhang Z., Huang R. Analysis of malondialdehyde, chlorophyll proline, soluble sugar, and glutathione content in Arabidopsis seedling.BioProtocol. 2013;3(14):e817.
  22. Гераськин С.А., Фесенко С.В., Черняева Л.Г., Санжарова Н.И. Статистические методы анализа эмпирических распределений коэффициентов накопления радионуклидов растениями.Сельскохоз. биология. 1994;(1):130–137. [Geras’kin S.A., Fesenko S.V.,Cherniaeva L.G., Sanzharova N.I. Statisticheskie metody analiza empiricheskihraspredeleniy koeffitsientov nakoplenia radionuklidov rasteniyami.Selskohoziaystvennaya biologia. 1994;(1): 130–137. (In Russ.)]
  23. Обручева Н.В., Антипова О.В. Физиология инициации прорастания семян.Физиология растений.1997;44(2):287–302. [Obrucheva N.V., Antipova O.V. Fiziologia initsiatsii prorastania semian.Fisiologia rasteniy.1997;44(2):287–302. (In Russ.)]
  24. Bailly C., El-Maarouf-Bouteau H., Corbineau F. From intracellular signaling networks to cell death: the dual role of reactive oxygen species in seed physiology.C.R. Biologies. 2008;331:806–814.
  25. Обручева Н.В., Антипова О.В. Запуск роста осевых органов и его подготовка при прорастании семян, находящихся в вынужденном покое. 2. Инициация “кислого” роста в осевых органах семян кормовых бобов.Физиология растений. 1994;41(3):443–447. [Obrucheva N.V., Antipova O.V. Zapusk rosta osevih organov i ego podgotovka pri prorastanii semian nahodiaschihsia v vinuzdennom pokoe. 2. Initsiatsia “kislogo” rosta v osevih organah semian kormovih bobov.Fisiologia rasteniy. 1994;41(3):443–447. (In Russ.)]
  26. Poschenrieder C., Cabot C., Martos S. et al. Do toxic ions induce hormesis in plants?Plant Science.2013;212:15–25.
  27. Верхотуров В.В. Физиолого-биохимические процессы в зерновках ячменя и пшеницы при их хранении, прорастании и переработке: Автореф. дисс. д-ра биол. наук. М., 2008. 38 с. [Verhoturov V.V. Fisiologo-biohimicheskie protsessi v zernovkah yachmenia i pshenitsi pri ih hranenii prorastanii i pererabotke: Avtoref. Diss. d.b.n. M., 2008. 38 p. (In Russ.)]
  28. Sharma I., Ahmad P. Catalase: a versatile antioxidant in plants. Ahmad P (ed.) Oxidative damage to plants – antioxidant networks and signaling. San Diego: Academic Press, 2014. P.131–148.
  29. Caverzan A., Passaia G., Rosa S.B. et al. Plant responses to stresses: role of ascorbate peroxidase in the antioxidant protection.Gen. Mol. Biol.2012;35:1011–1019.
  30. Sharma P., Jha A.B., Dubey R.S., Pessarakli M. Reactive oxygen species, oxidative damage, and antioxidative defense mechanism in plants under stressful conditions.J. Botany. 2012. 217037.
  31. Hasanuzzaman M., Bhuyan M.H.M.B., Zulfiqar F. et al. Reactive oxygen species and antioxidant defense in plants under abiotic stress: revisiting the crucial role of a universal defense regulator.Antioxidants(Basel). 2020;9(8):681.
  32. Soares C., Carvalho M.E.A., Azevedo R.A., Fidalgo F. Plants facing oxidative challenges – a little help from the antioxidant networks.Environ. Experim. Botany. 2019;161:4–25.
  33. Dorion S., Ouellet J.C., Rivoal J. Glutathione Metabolism in Plants under Stress: Beyond Reactive Oxygen Species Detoxification.Metabolites.2021;11(9):641.
  34. Hasanuzzaman M., Bhuyan M.H.M.B., Anee T.I. et al. Regulation of ascorbate-glutathione pathway in mitigating oxidative damage in plants under abiotic stress.Antioxidants.2019;8:384.
  35. Серегин И.В., Иванов В.Б. Физиологические аспекты токсического действия кадмия и свинца на высшие растения.Физиология растений. 2001;48(4):606–630. [Seregin I.V., Ivanov V.B. Fiziologicheskie aspekti toksicheskogodeystvia kadmia i svintsa na visshie rastenia.Fisiologia rasteniy. 2001;48(4):606–630. (In Russ.)]
  36. Patra M., Bhowmik N., Bandopadhyay B., Sharma A. Comparison of mercury, lead and arsenic with respect to genotoxic effects on plant systems and the development of genetic tolerance.Environ. Experim.Botany. 2004;52(3):199–223.
  37. Гераськин С.А., Дикарев В.Г., Удалова А.А., Дикарева Н.С. Влияние комбинированного действия ионизирующего излучения и солей тяжелых металлов на частоту хромосомных аберраций в листовой меристеме ярового ячменя.Генетика.1996;32(2):279–288. [Geras’kin S.A., Dikarev V.G., Udalova A.A., Dikareva N.S. Vliyanie kombinirovannogo deystvia ioniziruyuschego izlucheniai soley tiazolih metallov na chastotu hromosomnih aberratsiy v listovoymeristeme yarovogo yachmenia.Genetika.1996;32(2):279–288. (In Russ.)]
  38. Евсеева Т.И., Гераськин С.А., Вахрушева О.М. Оценка вклада факторов радиационной и химической природы в формирование биологических эффектов в популяции горошка мышиного с территории складирования отходов радиевого производства (пос. Водный, Республика Коми).Радиац. биология. Радиоэкология.2014;54(1):85–96. [Evseeva T.I., Geras’kin S.A., Vahrusheva O.M. Otsenka vklada faktorov radiatsionnoy i himicheskoy prirody v formirovanie biologicheskih effectov v populiatsii goroshka mishinogo s territorii skladirovania othodov radievogo proizvodstva (pos. Vodniy, Rspublika Komi).Radiatsionnaya biologia. Radioecologia.2014;54(1):85–96. (In Russ.)]
  39. Micieta K., Murin G. Three species of genus Pinus suitable as bioindicators of polluted environment.Water Air Soil Pollution. 1998;104:413–422.
  40. Streffer C., Bolt H., Follesdal D. et al. Low dose exposures in the environment. Dose-effect relations and risk evaluation. Berlin–Heidelberg: Springer-Verlag, 2004. 471 p.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».