Размещено на http://www.allbest.ru/

ГЕНОТОКСИЧНОСТЬ ФОСФОРОРГАНИЧЕСКИХ ПЕСТИЦИДОВ

Нуржанова А.А.

Органические соединения фосфора относятся к одному из наиболее многочисленных классов пестицидов и получили достаточно широкое применение в качестве инсектицидов, фунгицидов, акарицидов, гербицидов и регуляторов роста растений. Перспективность широкого использования этого класса обусловлена рядом важнейших свойств: многие из них обладают низкой персистентностью, широким диапазоном пестицидного действия, высокой степенью избирательной токсичности [1]. Однако среди фосфорорганических пестицидов имеются препараты с самой различной степенью токсичности для млекопитающих и продолжительностью действия на живые организмы, персистентность которых зависит от климатических условий [2].

Изучение механизма действия органических соединений на млекопитающих и насекомых показало, что в организме животных они фосфорилируют жизненно важные эстеразы, нарушая их нормальные функции. Установлено, что органические соединения фосфора ингибируют холинэстеразу, физиологические функции которой в организме животных очень важны [3, 4]. Характерная особенность фосфорорганических инсектицидов, это способность проникать в организм через поврежденную кожу, не вызывая раздражения. Это представляет опасность для человека, так как может незаметно вызвать острое отравление.

Начиная с 30-х годов прошлого столетия, описано более 40 000 случаев отравлений людей фосфорорганическими соединениями (ФОС), в результате которых возникали необратимые поражения нервной системы [5].

В настоящее время накоплен значительный материал о мутагенной активности фосфорорганических соединений на микроорганизмах, дрожжах, растениях и насекомых, что может лишь косвенно указывать на наличие потенциальной опасности для человека [6-9]. Сущность мутагенного действия фосфорорганических соединений связана с тем, что они являются источником введения в молекулы ДНК таких радикалов как метил (СН₃), этил (С₂Н₅), пропил (С₃Н₇) и т.д. Таким образом, происходит реакция алкилирования, метилирования, пропилирования и т.д. С помощью метода цветной NBP, где пиридин служит моделью нуклеофила, показано, что фосфорорганические пестициды обладают алкилирующими свойствами. Например, дихлофос обладает метилирующей активностью [10]. Наряду с генотоксичностью многие фосфорорганические пестициды вызывают другие отрицательные эффекты у живых организмов: общетоксические, тератогенные и канцерогенные [11-15]. Первые сведения о потенциальной опасности органофосфатов были получены в 1975 году, когда V. Dieter [16] обнаружил, что триметилфосфат подобно органофосфату является мутагеном.

Обработку зерновых культур для борьбы с вредителями зерновых культур инсектицидами проводят ежегодно в период кущения. Период кущения связан с началом формирования мужского гаметофита. Поэтому очень важно проведение оценки генотоксичности фосфорорганических пестицидов на формирование спермиогенеза. Генетические последствия монообработки пестицидами изучены недостаточно. Каковы их последствия? Вопрос о том будут ли инсектициды способны изменить генотип, фенотип, могут ли они привести к сортовому вырождению культур, остается открытым.

Материал и методы исследований

В качестве объекта исследований использовали ячмень. Ячмень обладает низкой частотой спонтанного мутирования хромосом и одновременно достаточно высокой чувствительностью к внешним повреждающим воздействиям. Такое сочетание свойств делает его уникальным тест-объектом для индикации биологического действия малых доз и концентрации, загрязняющих природную среду факторов, как модельного объекта в генетических исследованиях [16-18].

Кроме этого, данная культура является удобной моделью для цитогенетического скрининга мутагенов среды, так как этот амфимиксичный вид имеет диплоидный набор хромосом (2n = 14), хорошо изучен как в генетическом, так и цитологическом плане.

В эксперименте использовали следующие виды инсектицидов из класса фосфорорганических пестицидов:

1.40% -ный к. э. фосфамид - известен как рогор и БИ-58, системный и контактный инсектицид и акарицид. Структурная формула: диметоат О, О-диметил-S- (N-метил карбамоилметил) дитиофосфат. Брутто-формула - C₅H₁₂NO₃PS₂. Действующее вещество диметоат. Высокотоксичен. Кумулируется слабо. Термически не стоек. Сок растений остается токсичным для насекомых около 20 дней. Рекомендуется против яблонной плодожорки, яблонной моли, различных мух, личинок, щитовок. Норма расхода на производстве 0,5-2 кг/кг, при применении в сельском хозяйстве 50% препарата норма расхода снижается на 20%.

2.50% -ный к. э карбофос - системный и контактный инсектицид. Структурная формула: О, О-диметил- (1,2-бис-дикарбоэтоксиэтил) - дифиофосфат. Действующее вещество малатион. Норма расхода на производстве 0,5-2 кг/кг, при применении в сельском хозяйстве 50% препарата норма расхода снижается на 20%.

3.80 - %ный технический хлорофос - системный и контактный инсектицид. Структурная формула О, О-диметил- (1 окси-2,2,2 трихлорэтил). Действующее вещество: трихлорфон. Норма расхода на производстве 0,75-2 кг/га.

4. Смесь хлорофоса и карбофоса - суммарная обработка растений хлорофосом и карбофосом оказывает синергидный эффект в борьбе с вредителями.

5.20% -ный к. э. метафос - системный и контактный инсектицид и О, О-диметил-S- (N-метил карбамоилметил) дитиофосфат. Норма расхода на производстве 0,5-2 кг/кг, при применении в сельском хозяйстве 50% препарата норма расхода, снижается на 20%.

В период кущения растения обрабатывали инсектицидами, в дозе принятой на производстве (НР 2 кг/га), НР>5 (10 кг/га), НР<5 (0,4 кг/га) и НР<10 (0,2 кг/га). В качестве контроля использовали растения, обработанные чистой водой.

В М₂-М₃ проводили посев по семьям (n = 100), при этом в формировании семьи последующего поколения участвовали отдельные растения семьи предыдущего поколения. Растения М₂-М₃ обрабатывали инсектицидами в дозе принятой на производстве (НР 2 кг/га). В поколениях измеряли морфологические параметры у 15 растений из каждой семьи. Изучали изменчивость 8 количественных признаков ячменя (высоту растений, общую и продуктивную кустистость, длину, количество, плотность и массу зерен в главном колосе, а также общую массу зерна с растения). Основными параметрами, характеризующими популяцию, служили средние показатели и коэффициенты изменчивости по фенотипу.

Материнскую пыльцу ячменя ежегодно фиксировали темпорально в растворе Карнуа (смесь 96% этилового спирта и ледяной уксусной кислоты в соотношении 3:

1), трижды промывали в 70% растворе этилового спирта. Фиксированный материал хранили в 70% спирте в холодильнике.

Для определения аберрации хромосом в микроспороцитах ячменя использовали ацетокарминный метод [19]. Нарушения хромосом учитывали на всех стадиях мейоза: диакинеза, метафазы I, анафазы I, метафазы II, анафазы II, талофазы II. Количество изученных клеток для каждой стадии мейоза превышало 1000.

Изучение давленых препаратов проводили с помощью микроскопов МБИ-3 и МБИ-6, при различных увеличениях (40х12,5; 90х12,5)

Все экспериментальные данные статистически обрабатывали по общепринятым методам [20], построение графиков, диаграмм проводили после обработки данных с использованием компьютерной программы "Microsoft Excel".

Результаты исследований и их обсуждение

Обработка растений пестицидами даже при совершенной технике не обеспечивает равномерность их распределения и не позволяет внести установленную их дозу. Это связано с гетерогенностью фона рельефа, природы почв, удобрений, содержания влаги. Поэтому при обработке растений пестицидами происходит повышение или снижение дозы используемых препаратов. Необходимо заметить, что в полевых условиях растения находятся на разных этапах органогенеза, поэтому отдельные растения могут по-разному реагировать на изменение внешних условий. Обработку растений инсектицидами проводились согласно инструкции на стадии кущения. Стадия кущения растений относится по степени дифференцировки колоса ко II и III этапам органогенеза, что у зерновых соответствует морфологической фазе 3-5 листьев, как наиболее чувствительными к мутагенным факторам [21].

Примечание: 1 - нормальный колос, 2 - двухколосый, 3 - растения с изменением рядности в колосе, 4 - стерильные растения, 5 - полустерильные

Рисунок 2 - Морфозы в гибридной популяции ячменя первого поколения, индуцированные инсектицидами.

Рисунок 1 - Морфозы в виде скрученных форм

Можно предположить, что в результате обработки растений мутагенными факторами, в частности пестицидами в одной популяции происходит разделение растений на "чувствительные" и "нечувствительные или устойчивые". Среди популяции "чувствительных" растений выявляются модифицирующие изменения. Склонность к морфозам - наследственно обусловленное свойство, оно отражает, прежде всего, чувствительность генотипа к факторам окружающей среды.

В посевах после обработки пестицидами в гибридной популяции были обнаружены поврежденные растения с измененной морфологией вегетативных органов, т.е. морфозы. По данным литературы, морфозы листа, колоса встречаются в посевах злаковых культур в контрольных условиях, но в случае обработки пестицидами их процент увеличивается до 40-50% [21-27]. У отдельных видов растений наблюдаются изменения признаков колоса в виде появления ветвистоколосости, голозерности после обработки зерновых культур гербицидом 2,4Д [28]. Авторы отмечают, что на проявление морфозов влияют не только пестициды, но важную роль играют также климатические условия среды в период обработки.

В результате обработки растений фосфорорганическими пестицидами среди популяции были выявлены следующие модифицирующие изменения колоса и типа листа (рисунок 1, рисунок 2).

Рисунок 4 - Изменчивость признака «число зерен в главном колосе» в последующих поколениях в результате многократного воздействия

Рисунок 3 - Количество растений с морфозами при хроническом воздействии пестицидов

На основании полученных данных можно предположить, что инсектициды из класса фосфорорганических соединений продуцируют онтогенетическую изменчивость растений. Аналогичные результаты были получены в работе В.Ф. Лонгвиненко, В.В. Моргун [29] на пшенице при действии хлорофоса. Ими были зарегистрированы полустерильные, рыхлые и стерильные формы. По мнению авторов, инсектицид способен в дальнейшем изменить сортовую типичность. Так, при действии фосфамида в дозе, принятой на производстве на 2-ой год жизни количество морфозов было равно 7,750,66%, а на 3-й год жизни - 10,341,16% (рисунок 3).

При изучении изменчивости продуктивности ячменя в поколениях после однократной обработки инсектицидами всходов ячменя в дозе, принятой на производстве средние их значения практически не изменялись (таблица 1). Известно, что продуктивная кустистость является основой урожайности растения. При обработке растений в фазе кущения, когда идет интенсивная закладка побегов кущения, воздействие пестицидов приводит к повреждению одной или несколько точек роста, чаще всего центрального побега. Это может индуцировать развитие дополнительных побегов кущения и значит дополнительных колосьев.

При изучении действия пестицидов на кустистость выявлена следующая закономерность: общая кустистость возрастала по сравнению с контролем за счет появления дополнительных побегов, а продуктивная - снижалась. Так, при действии фосфамида продуктивная кустистость в первый год обработки была 12,24±0,03 шт, при 2-хкратном воздействии (М₂) она снижалась до 9,04±0,28 шт, а при 3-хкратном (М₃) до 8,60±0,30 шт. Число в колосе зерен в М₂ при повторном воздействии снизилось от 32,27±0,06 шт (контроль) до 25,41±0,19 шт (фосфамид), а масса зерна с растения от 8,00±0,04 г (контроль) до 3,50±0,03 г (суммарный раствор хлорофоса и карбофоса).

Продуктивность колоса непосредственно связана с числом и массой зерен формирующихся в колосе. Несмотря на полигенную детерминацию и сильную экологическую обусловленность признаков "масса зерна с главного колоса" и "масса зерна с растения" изучение ее динамики по поколениям представляет научный интерес, так как позволяет установить интегральную реакцию растительных популяций на воздействие пестицидов.

Таблица 1 - Изменчивость количественных признаков в последующих поколениях в результате однократного действия инсектицидов на растения

Поэтому по ходу эксперимента в каждой семье фиксировали количество сохранившихся на конец вегетации растений и среднюю массу зерна у каждой семьи. При изучении влияния инсектицидов на продуктивные показатели выявлено, что в первом поколении признаки "число зерна в главном колосе", "масса зерна в главном колосе", "масса зерна с растения" и "масса 1000 зерен" по сравнению с контрольным опытом изменялись при воздействии пестицидов и коэффициенты вариации в опытных вариантах превышали контроль. Так, в первый год обработки число зерен в главном колосе составляло 29,27±0,74 шт (контроль 31,71±0,07 шт), масса зерна с главного колоса 1,07±0,01 г (контроль 1,72±0,01 г), масса зерна с растения 6,38±3,00 г (контроль 7,28±0,10 г).

На рисунке 4 представлены данные об изменчивости признака "число зерен в главном колосе" в поколениях в результате многократного воздействия пестицидов. Отмечено, тенденция снижения данного показателя в результате ежегодной обработки растений инсектицидами из класса фосфорорганических соединений.

При однократном воздействии инсектицидов наибольший размах фенотипической изменчивости наблюдали по признаку "число продуктивных стеблей". Ежегодное применение в сельском хозяйстве пестицидов приводило к постепенному снижению показателей продуктивности: длины колоса; числа зерен в колосе и общей массы зерна с растения по сравнению с однократным воздействием и контролем". Проявление остальных признаков значительно меньше зависело от пестицида.

Литературные данные о влиянии хронического действия пестицидов на растения противоречивы. Это противоречие вероятно можно объяснить специфичностью действия пестицидов, чувствительностью объекта и дозы обработки. Так, Sohier, Odette [30] исследовали влияние карбаматных пестицидов на мейоз, жизнеспособность пыльцы и урожай Vicia faba. Авторы показали, что исследуемые пестициды в третьем поколении не влияют на урожай, хотя в первом и во втором поколениях они вызывали нарушение хромосом на разных стадиях деления, но из поколения в поколение передача хромосомных аберраций наблюдалось очень редко. Обратные результаты получены в опытах В.Ф. Лонгвиненко [31]. При изучении действия ТМТД на пшеницу он показал, что в М₁ пестицид не оказывал существенного влияния на рост пшеницы и частоту хромосомных повреждений. Однако, в поколениях М₂ и М₃ у растений были выявлены достоверные видимые мутации по целому ряду признаков по сравнению с контролем.

Причиной снижения продуктивных показателей, несомненно, являются перестройки хромосом. Биологическая значимость структурных нарушений хромосом различна. Например, фрагментация, ассиметричные обмены, как правило, оказываются летальными или снижают жизнеспособность клеток. Симметричные транслокации, дупликации и инверсии могут увеличить адаптивные свойства организма, которые играют важную роль в биологической эволюции. Поэтому представляло интерес изучить генотоксичность фосфорорганических пестицидов.

Результаты исследований свидетельствуют о том, что препараты из класса фосфорорганических соединений в мейотических клетках ячменя вызывают цитогенетический эффект. Проанализировано 57374 клеток. Общая частота нарушений хромосом под влиянием инсектицидов была в 2 раза выше, чем в контроле. При этом установлено, что мутагенность зависит от дозы испытуемых пестицидов. Например, частота клеток с аберрациями хромосом варианте с производственной нормой хлорофоса составляла 5,040,33%, карбофоса - 7,92 0,48%, комбинации хлорофоса и карбофоса - 6,570,36%, метафоса - 8,96 0,65% и фосфамида - 9,44 0,63%, тогда как в контроле - 2,680,27%. Среди изученных инсектицидов особую потенциальную опасность представляли фосфамид и метафос. Повышение и снижение пестицидов в пять раз относительно производственной нормы не приводило к уменьшению выхода мутаций. Величина изменений хромосом достоверно превышала спонтанный уровень мутирования (t >2,5). Только при уменьшении дозы препаратов в 10 раз относительно производственной нормы общий уровень мутирования резко снижался по сравнению с контролем. Инсектициды в этой дозе генетически безопасны: так, при действии хлорофоса частота аномалий в материнских клетках пыльцы ячменя составляла 2,340,31%, карбофоса - 3,330,36%, суммарного раствора хлорофоса и карбофоса - 3,440,33%, метафоса - 4,250,42% и фосфамида - 4,180,41% (рисунок 5).

Рисунок 5 - Общая частота аберрации хромосом в микроспороцитах ячменя, индуцированных фосфорорганическими пестицидами

Изучение инсектицидных свойств фосфорорганических соединений показало, что в дозе, принятой на производстве (2 кг/га), они приводят к 100% -ной гибели ячменной тли. При снижении дозы испытуемых веществ относительно производственной нормы в пять и десять раз их инсектицидные свойства ослаблялись, за исключением метафоса. Так, при действии хлорофоса в дозах 0,4 и 0,2 кг/га погибало соответственно 86% и 70% тли, при действии карбофоса - соответственно 48% и 40% насекомых, суммарного раствора хлорофоса и карбофоса - 75% и 73%, фосфамида - 93% и 88%, метафоса - 100% и 100% тли. Эти же инсектициды в дозе 0,2 кг/га, то есть сниженной относительно производственной нормы в десять раз, генетически безопасны и вместе с тем сохраняют свои первоначальные свойства. На основании вышеизложенного представляется целесообразным пересмотр дозы испытуемых пестицидов в практике сельского хозяйства

Ежегодное воздействие пестицидов на растения постепенно увеличивало уровень мутирования хромосом в микроспороцитах ячменя (таблица 2).

Таблица 2 Хроническое влияние фосфорорганических пестицидов на общую частоту нарушений хромосом в микроспороцитах ячменя

Рисунок 6 - Хроническое влияние метафоса и фосфамида на частоту нарушений хромосом в микроспороцитах ячменя

При обработке растений в течение одного года проанализировано 15278 мейотических клеток мужского гаметофита их них 1062 имели аберрации хромосом (6,950, 47%). При обработке растений в течение двух лет изучено 11260 клеток из них 1062 было перестроек (8,280,54%), а в течение трех лет - 8098 клеток из них 844 нарушений хромосом (10,420,65%). Разница общей частоты мутаций хромосом между однократным и двухкратным воздействием пестицидов на ячмень статистически не достоверна (t = 1,87). Но при обработке растений в течение трех лет общий уровень мутирования хромосом статистически достоверно превышал не только контроль, но и генетический эффект однократного действия пестицидов на ячмень (t = 2,55).

Выход мутаций хромосом зависит не только от повторности обработки, но и от специфичности препаратов (рисунок 6). Например, при обработке растений фосфамидом в течение двух лет по сравнению с однократным воздействием частота нарушений хромосом незначительно увеличилось от 9,440,63% до 10,460,58% (t = 1, 20). При обработке растений в течение трех лет данным препаратом по сравнению с однократным воздействием количество нарушений хромосом возросло от 9,440,63% до 11,650,65% (t = 2,5). При действии карбофоса на ячмень в течение одного года в микроспороцитах было обнаружено 6,920,55% перестроек, при действии препарата в течение 2-х лет и 3-х лет происходило незначительное повышение частоты мутаций хромосом (соответственно 7,040,52% и 8,560,59%).

Спектральный анализ мейотических клеток пыльцы ячменя показал, что при естественном уровне мутирования основные нарушения приходилось только на первое мейотическое деление. Общее количество аберраций хромосом составляло 2,680,27%. В стадии диакинеза было 4,911,07% относительно числа изученных клеток, в стадии метафаза I - 3,080,54%, а в стадии анафаза I - 2,420,48% перестроек. Обработка растений инсектицидами расширила спектр нарушений хромосом. Перестройки хромосом обнаружены не только в первом делении, но и во втором делений мейоза. Так, в первый год обработки растений инсектицидами в первом мейотическом делении было 7,680,32%, во второй год обработки - 10,440,44%, а при обработке на третий год жизни она составляло 12,630,58% перестроек, а во втором мейотическом делении соответственно 7,320,33% перестроек, - 6,83 0,35% и 10,070,51% (рисунок 7).

Рисунок 7 - Соотношение перестроек хромосом, индуцированные нсектицидами в первом и во втором мейотическом делении микроспороцитов ячменя

Спектр мутаций хромосом в стадии диакинеза был представлен в виде открытых бивалентов и унивалентов; в метафазе I - унивалентов и отставания бивалентов; в анафазе I - отставания хромосом, мостов и фрагментов; в метафазе II - отставания бивалентов; в анафазе II - ассинхронности деления; на стадии тетрад - линейного расположения тетрад, отсутствия перегородочных стенок, диад и триад.

Установлено, что увеличение общего уровня мутирования, индуцированного инсектицидами в микроспороцитах ячменя на стадии диакинеза происходило за счет повышения количества открытых бивалентов и унивалентов. При однократном действии хлорофоса в дозе, принятой на производстве количество нарушений было равно 6,410,86%, карбофоса - 10,23 2,00%, суммарного раствора хлорофоса и карбофоса - 11,981,42%, метафоса - 17,982,38%, фосфамида - 23,972,64%. Процент изменений по сравнению с контролем возрос в 2 раза. При действии хлорофоса в дозе, принятой на производстве в течение 2-х лет, количество нарушений повысилось незначительно до 8,101,48% (t= 0,99). При обработке растений в течение 3-х лет количество аберраций хромосом возросло по сравнению с 2-х кратным воздействием в 2 раза и составило 19,32 2,56 % (t= 4,17). Отмечено, что число открытых бивалентов и унивалентов возрастало при повышении дозы инсектицидов относительно производственной нормы в 5 раз. Например, при действии хлорофоса (10 кг/га) количество перестроек хромосом достигало 15,361,56%, карбофоса - 16,712,29%, суммарного раствора хлорофоса и карбофоса - 12,901,62%, метафоса - 14,112,05%, фосфамида - 12,222,12% относительно просмотренных клеток. Присутствие открытых бивалентов и унивалентов показывает влияние инсектицидов на процесс коньюгации хромосом. Фиксирование открытых бивалентов настадии диакинеза свидетельствует о слабой гомологии хромосом и неполной коньюгации, а преждевременное расхождение хромосом у таких пар увеличивает количество унивалентов хромосом. Изменения коньюгации хромосом приводят к изменению наследования [32].

На стадии метафазы I отмечено, что при действии фосфамида, в дозе принятой на производстве в первый год жизни растений число аберраций хромосом возрастало по сравнению с контролем (3,080,54%) до 5,351,33%, при 2-х кратном до 19,602,27% перестроек, а при 3-х кратном 22,533,50. При увеличении концентрации инсектицидов в пять раз относительно нормы расхода общее число изменений настадии метафаза I статистически достоверно возрастало при действии фосфамида до 11,882, 20% (t = 3,89), при действии метафоса - 10,871,69% (t = 4,40), карбофоса - 9,251,69% (t =3,48) и комбинации хлорофоса и карбофоса - 7,170,95% (t = 3,93). Повышение перестроек хромосом происходило в основном за счет отставания бивалентов.

Нарушения в анафазе I можно обьединить в две группы:

отставания хромосом (некоторые хромосомы задерживались в экваториальной части, в то время как большинство из них уже были на полюсах клетки). Причина их возникновения связана с нарушением формирования веретена.

делеции (фрагменты) и незначительное число транлокаций (мостов).

Статистически достоверное увеличение количества нарушений на данной стадии было характерно при воздействии хлорофоса в дозе, принятой на производстве (6,801,18%), суммарного раствора хлорофоса и карбофоса (7,510,97%) и метафоса (10,212,28%) по сравнению с контролем (2,420,48%). При индукции карбофоса и фосфамида количество нарушений возросло (соответственно до 3,210,89% и 5,511,17%) по сравнению с спонтанным уровнем мутирования (t =0,78) Выход аберраций хромосом возрастал при увеличении дозы фосфамида в 5 раз относительно производственной концентрации и составлял 12,951,89%, при снижении в 5 раз - 6,661,61%, а при снижении в 10 раз - 4,801,13%.

При 2-х кратном воздействии метафоса и карбофоса на ячмень число нарушений по сравнению с однократным воздействием увеличилось в 2 раза. Например, при индукции метафоса в течение 2-х лет от 10,212,28% до 16,062,07%, а в течение 3-х лет 24,292,59% перестроек (t >2,50).

Во втором мейотическом делении мейоза встречаются нарушения, как ядерного характера, так и цитоплазматического типа.

Спектр нарушений на стадии метафаза II был представлен изменениями в виде отставания бивалентов. Например, при действии хлорофоса, в дозе принятой на производстве количество их составляло 3,86 0,82%, карбофоса - 5,651,56%, суммарного раствора хлорофоса и карбофоса - 6,501,02%, метафоса - 2,980,86%, фосфамида - 6,251,43%.

Ежегодная обработка растений инсектицидами в некоторых опытных вариантах увеличила число изменений хромосом на стадии метафазы II (метафос, фосфамид). Метафос (2 кг/га) индуцировал на данной стадии 2,980,86%, перестроек, при обработке растений в течение двух лет - 6,21 1,35%, а в течение трех лет - 11,181,97%.

Рисунок 8 - Соотношение нарушений ядерного характера и цитоплазматического типа в стадии тетрады в материнской клетке пыльцы ячменя, индуцированные фосфорорганическими пестицидами в дозе, принятой на производстве

Общее количество нарушений на стадии анафазы II возрастало, в основном за счет нарушения типа ассинхронности деления. Образование нарушений в виде ассинхронности деления свидетельствует о нарушении митотического веретена. Аберрации хромосом типа мосты и фрагменты встречались в незначительном количестве. Так, если при однократном действии хлорофоса общее число повреждений составляло 3,050,74%, то при 2-х кратном стало 5,461,22 %, а при 3-х кратном - 5,050,97%.

В стадии тетрады встречаются нарушения, как ядерного, так и цитоплазматического характера. Нарушения ядерного типа были представлены в виде диад и триад, а цитоплазматического характера, в виде изменений оболочки тетрад, отсутствия цитокинеза и линейного расположения тетрад. Следует отметить, что изменение в виде линейного расположения тетрад не характерны для растений, они формируются в результате поперечного деления материнской клетки пыльцы.

При изучении соотношения нарушений ядерного и цитоплазматического типа выявлено, что процент нарушений цитоплазматического типа выше, чем ядерного типа (рисунок 8). При действии хлорофоса в дозе принятой на производстве количество нарушений ядерного типа было 2,980,66%, а цитоплазматического - 6,501,01%. Установлено, что чем выше концентрация инсектицида, тем выше была частота нарушений цитоплазматического характера. При хроническом воздействии пестицидов число повреждений хромосом возросло в основном за счет нарушении цитоплазматического типа. Так, при действии метафоса в течение 2х-лет общее число повреждений по сравнению с однократным воздействием возросло от 10,001,82% до 11,111,75%, а течение 3х-лет до 20,593,48%.

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о том, что 3 блица 4 нарушений хромсоофосфороорганических и хроническое воздействие фосфорорганических пестицидов на ячмень увеличивают количество аберрантных клеток в микроспороцитах. Полученные результаты согласуются с литературными данными о том, что 3 блица 4 нарушений хромсоофосфороорганических ихроническое воздействие загрязнителей среды увеличивает число мутантных клеток [33-35]. При хроническом действии фосфорорганические пестициды индуцируют мутации не только новых генов в результате повторного их воздействия, но также генов, которые были переведены в мутантное состояние в предыдущие годы. За счет увеличения аберраций хромосом в микроспорогенезе происходит снижение продуктивных показателей. Причина повышения частоты аберрантных клеток в половых клетках связана с тем, что инсектициды поражают физиологические процессы в клетке, в результате чего нарушается ферментативная система, что приводит к накоплению в организме хромосомных дефектов, т.к. нарушается процесс реализации первичных повреждений в истинные мутации. Наряду со способностью вызывать мутации хромосом, пестициды обладают способностью нарушать механизм образования веретена деления и его функцию. Механизм нарушения веретена может быть следствием неравномерного роста его волокон, вследствие чего быстрорастущие нити веретена образуют изгибы, в результате хромосомы задерживаются в экваториальной части клетки или нарушают формирование дочерних клеток.

Способность к восстановлению после различных экстремальных воздействий является одно из важнейших свойств живых организмов сложившихся в ходе эволюции. В результате адаптации к пестицидам в популяции возможно элиминируют ослабленные особи с пониженной жизнеспособностью в первом поколении, а выжившие более устойчивые особи формируют гибридную популяцию в М₂ и последующих поколениях. При повторных обработках происходит усиление мутагенного фона, что способствует изменению генофонда культурных растений.

Литература