Цитогенетичний моніторинг спонтанного мутагенезу

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.33730/2077-4893.3.2024.311185

Ключові слова:

порушення, мітотична активність, мутагенна активність, апікальна меристема, мітотичний індекс, селитебні території, рухомі форми важких металів

Анотація

У зв’язку зі складною екологічною ситуацією в Україні виникає необхідність проведення цитогенетичного моніторингу, встановлення причинно-наслідкових зв’язків та оцінки токсико-мутагенної активності складників довкілля. Результати такого моніторингу можуть послугувати основою для розробки реабілітаційних заходів, спрямованих на покращання стану навколишнього середовища. Цитогенетичні методи біотестування дають можливість оцінити екологічні та генетичні ризики для біоти, враховуючи загальну дію забруднювачів, передбачити зміни в екосистемах і ухвалити вчасні управлінські рішення для поліпшення якості довкілля та збереження генофонду нації. У статті здійснено цитогенетичний моніторинг апікальних меристем коренів проростків Raphanus sativus subsp. radicula (Pers.) DC. та Allium cepa L., вирощених на ґрунтах селітебних територій та вивчено вплив іонів деяких елементів на цитологічні показники Pisum sativum L. Відмічено розширення спектра аномалій мітозу й аберацій хромосом за рахунок хромосом, що відстали та мікроядер. Селітебні території зі стабільно високим рівнем спонтанних цитогенетичних порушень потребують розробки системи локального моніторингу, задля виявлення генетичної небезпеки. Проведені дослідження проліферативної активності клітин апікальної меристеми, підтверджують гіпотезу про токсичність алюмінію для рослин. Цитотоксичну дію оцінено на мікро- та макроскопічному рівні. Макроскопічно спостерігали зменшення росту коренів біоіндикаторів, що може бути результатом кількох можливих механізмів: загибель клітин, пригнічення поділу, розтягу клітин, або поглинання поживних речовин. Виявлено, що на тривалість профази мають прямий вплив рухомі форми Zn та Pb, тоді як Cu впливає зворотно. За результатами множинного регресійного аналізу встановлено, що найбільший вплив на ці процеси мають рухомі форми Zn, Cu та Pb у поверхневому шарі ґрунтів досліджених селітебних територій. За впливу AlCl3 збільшується частка клітин на стадії анафази; CdCl2 — на стадії профази; Na2SeO3 — на мета- і анафазній стадіях; рентгенівського опромінення — на стадії телофази. Щодо здатності індукувати частоту аберантних анафаз, можна побудувати рейтинговий ряд: Na2SeO3 (3,75×10 –6 М) > AlCl3 (3,86×10 –5 М) > CdCl2 (8,44×10 –5 М). Доза опромінення 9,03×10 –3 С/кг призводить до частоти хромосомних аберацій, аналогічно до дії AlCl3 (3,86×10 –4 М) і Na2SeO3 (8,34×10 –6 М). За високих концентрацій алюмінію відмічено збільшення анафаз з фрагментами та з двома-трьома мостами.

Посилання

Banti, C.N. & Hadjikakou, S.K. (2021). Evaluation of toxicity with brine shrimp assay. Bio Protoc, 11, 3895. DOI: https://doi.org/10.21769/BioProtoc.3895 [in English].

Lemos, M.F.L. (2021). Biomarker Studies in Stress Biology: From the Gene to Population, from the Organism to the Application. Biology, 10, 1340. DOI: https://doi.org/10.3390/biology10121340 [in English].

Kato, T.A. & Haskins, J.S. (2023). Mitotic Index Analysis. Methods Mol. Biol., 2519, 17–26. DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-0716-2433-3_3 [in English].

Ristea, M.E. & Zarnescu, O. (2024). Effects of Indigo Carmine on Growth, Cell Division, and Morphology of Allium cepa L. Root. Tip. Toxics, 12 (3), 194. DOI: https://doi.org/10.3390/toxics12030194. PMID: 38535927 [in English].

Alaguprathana, M., Poonkothai, M., Al-Ansari, M.M. et al. (2022). Cytogenotoxicity assessment in Allium cepa roots exposed to methyl orange treated with Oedogonium subplagiostomum AP1. Environ. Res., 213, 113612. DOI: https://doi.org/10.1016/j.envres.2022.113612 [in English].

Camilo-Cotrim, C.F., Bailão, E.F.L.C., Ondei, L.S. et al. (2022). What can the Allium cepa test say about pesticide safety? A review. Environ. Sci. Pollut. Res., 29 (32), 48088–48104. DOI: https://doi.org/10.1007/s11356-022-20695-z [in English].

Jain, P., Singh, P. & Sharma, H.P. (2016). Antiproliferative activity of some medicinal plants. Int. J. Pharmacol. Pharm. Sci., 3 (2), 46–52 [in English].

Sánchez-Moreiras, M.J. (2018). Reigosa. Advances in Plant Ecophysiology Techniques. (рр. 230–240). DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-93233-0 [in English].

Debnath, B., Paul, C., Debnath, A. & Saha, D. (2016). Evaluation of cytotoxicity of Terminalia arjuna (Roxb.) Wight & Arn. and Moringa oleifera Lam. in root meristems cells of Allium cepa L. J. Med. Plant. Stud., 4 (3), 107–110. URL: http://surl.li/thcuj [in English].

Rai, P.K. (2016). Impacts of particulate matter pollution on plants: Implications for environmental biomonitoring. Ecotoxicology and Environmental Safety, 129, 120–136. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2016.03.012 [in English].

Roy, A., Bhattacharya, T. & Kumari, M. (2020). Air Pollution Tolerance, Metal Accumulation and Dust Capturing Capacity of Common Tropical Trees in Commercial and Industrial Sites. Sci. Total. Environ., 722, 137622. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.137622 [in English].

Can, A.A., Isik, G. & Yucel, E. (2016). The effects of copper (CuCl2) on mitotic cell division of Lebanon cedar (Cedrus libani). Fresenius Environ. Bull., 25 (1), 4324–4326 [in English].

Morozova, T.V. (2005). Riznorivneva bioindykatsiina otsinka slabkourbanizovanykh selytebnykh terytorii Chernivetskoi oblasti [Multilevel Bioindication Assessment of Sparsely Urbanized Residential Areas of Chernivtsi Region]. Extended abstract of candidate’s thesis. Chernivtsi [in Ukrainian].

Charoenying, P., Laosinwattana, C. & Chotsaeng, N. (2022). The Allelopathic Activity of Extracts and Isolated from Spirulina platensis. Molecules, 27, 3852. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules27123852 [in English].

Pawlowski, Â., Kaltchuk-Santos, E., Zini, C.A. et al. (2012). Essential oils of Schinus terebinthifolius and S. molle (Anacardiaceae): Mitodepressive and aneugenic inducers in onion and lettuce root meristems. S. Afr. J. Bot., 80, 96–103. DOI: https://doi.org/10.1016/j.sajb.2012.03.003 [in English].

Ministry of Health of Ukraine. Obstezhennia ta raionuvannia terytorii za stupenem vplyvu antropohennykh chynnykiv na stan obiektiv dovkillia z vykorystanniam tsytohenetychnykh metodiv: Metodychni rekomendatsii [Survey and zoning of the territory according to the degree of influence of anthropogenic factors on the state of environmental objects using cytogenetic methods: Methodical recommendations] [in Ukrainian].

Ma, R., Yan, M., Han, P. et al. (2022). Deficiency and excess of groundwater iodine and their health associations. Nat. Commun., 29, 13 (1), 7354. DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-022-35042-6 [in English].

Morozova, T.V. (2020). Aspekty ekolohichnoho monitorynhu [Aspects of environmental monitoring]. Kyiv [in Ukrainian].

Milionis, I., Banti, C.N., Sainis, I. et. al. (2018). Silver ciprofloxacin (CIPAG): a successful combination of chemically modified antibiotic in inorganicorganic hybrid. J. Biol. Inorg. Chem., 23, 705–723. DOI: https://doi.org/10.1007/s00775-018-1561-9 [in English].

Rossos, A.K., Banti, C.N., Raptis, P.K. et. al. (2021). Silver nanoparticles using eucalyptus or willow extracts (AgNPs) as contact lens hydrogel components to reduce the risk of microbial infection. Molecules, 26, 5022. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules26165022 [in English].

Tzima, C.S., Banti, C.N. & Hadjikakou, S.K. (2022). Assessment of the biological effect of metal ions and their complexes using Allium cepa and Artemia salina assays: a possible environmental implementation of biological inorganic chemistry. J. Biol. Inorg. Chem., 27 (7), 611–629. DOI: https://doi.org/10.1007/s00775-022-01963-2 [in English].

Liu, H.-L. & Shen, Y.-S. (2014). The Impact of Green Space Changes on Air Pollution and Microclimates: A Case Study of the Taipei Metropolitan Area. Sustainability, 6, 8827–8855. DOI: https://doi.org/10.3390/su6128827 [in English].

Gumpu, M.B., Sethuraman, S, Krishnan, U.M. & Rayappan, J.B.B. (2015). A review on detection of heavy metal ions in water an electrochemical approach. Sens. Actuators B Chem., 213, 515–533. DOI: https://doi.org/10.1016/j.snb.2015.02.122 [in English].

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-07-18

Номер

№ 3 (2024)

Розділ

Статті

Ліцензія

Авторське право і ліцензування

Умови ліцензії: автори зберігають авторські права і надають журналу право першої публікації з роботою, одночасно ліцензованої за ліцензією Creative Commons Attribution License International CC-BY, яка дозволяє іншим ділитися роботою з визнанням авторства роботи і початкової публікації в цьому журналі.

Якщо стаття прийнята до публікації в «Агроекологічний журнал», автор повинен підписати угоду про передачу авторських прав. Угода відправляється на поштову (оригінал) або адресу електронної пошти (відсканована копія) редакції журналу.

Цією угодою автор підтверджує, що представлені матеріали:

  • не порушують авторських прав інших осіб або організацій;
  • раніше не публікувались в інших видавництвах і не були представлені для публікації в інших виданнях.

Автор передає редакції «Агроекологічного журналу» права на:

  • публікації статті українською (англійською та російською) мовою і поширення її друкованої копії;
  • поширення електронної копії статті, а також електронної копії перекладу статті на англійську мову (для статей українською та російською мовами), будь-якими електронними засобами (розміщення на офіційному сайті журналу, електронних баз даних, сховищ тощо) друкована копія перекладу.

Автор залишає за собою право без згоди редакції та засновників:

  1. Використовувати матеріали статті повністю або частково в ознайомлювальних цілях.
  2. Використовувати матеріали статті повністю або частково для написання власних дисертацій.
  3. Використовувати матеріали статті для підготовки тез доповідей, доповідей конференцій, а також усних доповідей.
  4. Додати електронні копії статті (включаючи остаточну електронну копію, завантажену з офіційного сайту журналу) за адресою:
    • персональні веб-ресурси всіх авторів (веб-сайти, веб-сторінки, блоги тощо);
    • веб-ресурси установ, в яких працюють автори;
    • некомерційні веб-ресурси відкритого доступу (наприклад, arXiv.org).

У всіх випадках наявність бібліографічного посилання на статтю або гіперпосилання на її електронну копію на офіційному сайті журналу є обов'язковим.