Радиочувствительность растений

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 8Следующая ⇒

Ионизирующее излучение вызывает у растений различную реакцию. Радиочувствительность растительного организма изменяется в широком интервале доз облучения и зависит от его биологических особенностей, возраста, физиологического состояния, интенсивности обмена веществ, условий произрастания и ряда других факторов. Для определения радиочувствительности широко используют следующие критерии: энергию прорастания семян, лабораторную и полевую всхожесть, выживаемость проростков, подавление роста и развития, стерильность растений, число аберраций хромосом в первом митозе, угнетение митотической активности, интенсивность синтеза ДНК, появление радиоморфозов, выживаемость растений, снижение их массы. Однако оценка радиочувствительности по какому-либо одному критерию даёт представление лишь о реакции конкретной системы, это не может соответствовать уровню общей радиочувствительности организма, поэтому только анализ комплекса показателей с учётом особенностей изменения каждого из них может обеспечить адекватную оценку радиоустойчивости. Наиболее подходящим критерием радиочувствительности сельскохозяйственных растений принято считать выживаемость растений к концу вегетационного периода. Этот показатель отражает реакцию популяции на воздействие излучений как фактора стресса. В данном случае учитывается способность тканей к регенерации и репарации радиационных повреждений. В качестве показателя выживаемости облучённых растений или растений, выращиваемых из облучённых семян, используется летальная доза облучения LD₁₀₀ и LD₇₀, доза LD₇₀  считается критической при облучения семян и применяется чаще.

Чувствительность клеток при облучении зависит от их возраста, температуры, парциального давления кислорода, фазы, цикла деления, метаболического состояния, оводнённости, интенсивности митоза. С увеличением числа хромосом у растений повышается их радиорезистентность. У некоторых растений радиочувствительность обусловлена размером ядра: чем оно больше, тем сильнее повреждения. Наблюдается также довольно тесная зависимость между радиочувствительностью сухих семян при остром их облучении, объёмом ядер клеток и числом хромосом при условии одинакового содержания в них воды. Растения с одним и тем же средним объёмом ядра, но с разным числом хромосом, различаются по радиочувствительности (с большим числом хромосом – более радиоустойчивы). Установлено, что растения с малым числом хромосом и крупными ядрами более радиочувствительны, чем полиплоиды и растения с большим числом хромосом и мелкими ядрами. На радиочувствительность растений влияет скорость деления клеток.

При замедленном делении увеличивается время облучения активного состояния ядра и усиливается радиационное поражение. Поэтому факторы внешней среды, действующие на скорость роста растений путём изменения темпа деления клеток, влияют на радиочувствительность растительных организмов. Среди высших растений на блюдаются большие различия в радиочувствительности (табл. 1). Повреждение растений при остром облучении обычно наступает при меньших дозах, чем при хроническом облучении. Сильное угнетение роста сосны наблюю дается при остром облучении в 30 раз меньшей дозой, чем при хроническом облучении, а гибель – при дозе в 16 раз меньшей.

Таблица 1

Радиочувствительность различных видов растений

Полиплоидные виды более устойчивы к радиации, чем диплоиды. При хроническом облучении имеет важное значение общая доза, накопленная за митотический цикл, на продолжительность которого влияет температура окружающей среды. При более высокой температуре клетки делятся быстрее, а при пониженной – медленнее, поэтому в зависимости от температуры изменяются длительность митотического цикла и общая доза облучения. Семена более устойчивы к облучению, чем растения (табл. 2).

Таблица 2

Дозы, вызывающие 100 %-ю гибель семян

Радиационная стимуляция

При воздействии излучения в интервале невысоких доз (5–10 Гр для семян и около 1–5 Гр для вегетирующих растений) темпы роста и развития растений ускоряются. Это явление носит название радиостимуляции.

Феномен радиационной стимуляции роста и развития растений хорошо изучен на многих видах культурных растений с облучением семян различными дозами γ- или рентгеновского излучения. Облучение семян бобовых (горох, фасоль, соя) и других культур в дозах 0,5–2 Гр положительно влияет на рост, развитие растений и величину урожая.

Небольшие дозы γ- и β-излучений вызывали стимулирующий эффект у более 20 различных видов культурных растений (пшеница, ячмень, овёс, просо, гречиха, свёкла, лён и др.) в полевых опытах и полупроизводственных посевах. При воздействии α-излучения стимуляции не наблюдается. Напротив, в сравнительно невысоких дозах α-излучение действует угнетающе.

Эффекты радиационной стимуляции семян злаковых культур проявляются в виде ускорения прорастания семян, усиления роста, более интенсивного нарастания биомассы корней и побегов, ускоренного прохождения фенофаз и сопряжённого периода вегетации, повышения зерновой продуктивности и улучшения качества урожая.

При облучении семян подбор оптимальных доз γ-излучения для стимуляции сопряжён с трудностями, так как качество семян влияет на выбор дозы. Почвенно-климатические условия выращивания и уровень агротехники модифицирует проявление радиостимуляционных эффектов. По величине стимулирующей дозы облучения семян виды культурных растений различаются более чем в 20 раз, а для семян в пределах вида она колеблется от 2 до 10–15 раз (табл. 3).

Проростки и вегетирующие растения более чувствительны к действию излучений, чем семена, что обусловливает и гораздо меньшие дозы, стимулирующие их рост и развитие. Стимулирующая доза для молодых растений в фазе активного метаболизма в 10–15 раз меньше, чем для покоящихся семян. Например, оптимальные стимулирующие дозы для семян гороха и кукурузы составляют 5 и 10 Гр соответственно, а для вегетирующих растений – 0,35 и 0,5 Гр.

Таблица 3

Стимулирующие дозы облучения семян

Познавательные статьи:



Где возникла философия и почему?

Относительная высота сжатой зоны бетона

Сущность проекции Гаусса-Крюгера и использование ее в геодезии

Тарифы на перевозку пассажиров