Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,006

CYTOGENETIC MONITORING OF WATER OF THE CLOSED RESERVOIRS SARANSK

Labutina M.V. 1 Maskaeva T.A. 1 Chegodaeva N.D. 1
1 The Mordovian state teacher training institute of M. E. Evsevyev
These testings of water of the closed reservoirs of Saransk for genotoxicity are given in the present article. For assessment of mutagen activity of water used a toksikogenetichesky method of accounting of chromosomal violations in a meristem of sprouts of backs of A. fistulosum by an anafazny method. The expressiveness of mutagen effect was defined as excess of frequency of the mutations induced in experience over spontaneous level, the characteristic of this test-object. The cytogenetic analysis on a vegetable test-object showed that water from the closed reservoirs has expressed, recorded in every month of year, mutagen and toxic effects that is bound to decrease in viability of seeds of A. fistulosum, proliferative activity of cages of an onion and the bound, most often, to damage not of one, but several chromosomes at the same time. The maximal mutagen and toxic effects are recorded during the summer and autumn periods in water from a pond the Start Stadium, minimum – in the spring in water from Lesnoy lakes.
genotoxicity
viability of seeds
mitotic index
chromosomal aberrations

 

В настоящее время на территории Республики Мордовия не осталось ни одного водоема, сохранившего чистоту, все они характеризуются высоким уровнем загрязнения [1-3]. Oсобенно остро подвергнуты антропогенному влиянию водоемы, расположенные в г. Саранске, где сконцентрированы большие промышленные компании, которые являются основными источниками загрязнения окружающей среды города. Использование метода биоиндикации и цитогенетических методов исследования поможет решить сложную проблему определения суммарного действия присутствующих в воде мутагенов и промутагенов на биоту [4; 5].

Целью настоящей работы является исследование генотоксического воздействия суммарного загрязнения вод закрытых водоемов г. Саранска.

Материалы и методы исследования

Забор воды проводился с трех закрытых водоемов г. Саранска (табл. 1).

Таблица 1

Варианты опыта

Вариант опыта

Место взятия проб воды

Повторность

1 (контроль)

Дистиллированная вода

3

2

Лесное озеро

3

3

Луховский пруд

3

4

Пруд Стадион Старт

3

 

Водоемы Стадион Старт, Лесное озеро, Луховский пруд являются местами отдыха населения и наиболее посещаемы в пределах города Саранск. На данных водоемах ежегодно перед началом купального сезона ведется наблюдение за санитарно-гигиеническим состоянием воды и пляжей [6]. В связи с высокой популярностью у горожан и снижением естественной устойчивости природных комплексов здесь необходимо проводить ежегодные мероприятия по улучшению экологической обстановки.

В качестве тест-объекта в данной работе использовали лук-батун Allium fistulosum L. [7; 8]. Для определения митотической активности и анализа спектра аберраций готовили давленные ацетокарминовые препараты по методике Паушевой [9].

Статистическую обработку результатов проводили стандартными методами вариационной статистики. Полученные данные обрабатывали методом вариационной статистики с применением программ Stat2, Fstat.

Результаты исследований и их обсуждение

Нами было исследовано влияние воды в закрытых водоемах на всхожесть семян A. fistulosum (рис. 1).

Всхожесть семян лука в сентябре – ноябре 2016 г. составила в контроле 69,2 ±0,03%. Наибольшая всхожесть семян наблюдалась в воде из Лесного озера и составила 65,8 ± 0,02%, наименьшая в воде из пруда Стадион Старт – 56,2 ± 0,02%, это почти на 10% ниже контроля, а в воде из Луховского пруда составила 61,3 ± 0,06%.

В контроле всхожесть семян лука в декабре – феврале 2016–2017 гг. составила 73,2 ± 0,05%. Наибольшая всхожесть наблюдалась в воде из Лесного озера и составила 71,1± 0,04%, наименьшая в воде из пруда Стадион Старт – 60,3 ± 0,06%, а в воде из Луховского пруда сoставила 63,2 ± 0,05%.

Всхожесть семян лука в марте – мае 2017 г. составила в контроле 75,1 ± 0,02%. Наибольшая всхожесть семян наблюдалась в воде из Лесного озера и составила 73,1 ± 0,01%, наименьшая в воде из пруда Стадион Старт – 62,3 ± 0,02%, а в вoде из Луховского пруда составила 64,2 ± 0,03%.

Рис. 1. Всхожесть семян Allium fistulosum L. при проращивании в воде закрытых водоемов г. Саранска

Всхожесть семян A. fistulosum в июне 2017 г. в контроле составила 68,1 ± 0,04%. Наибольшая всхожесть семян наблюдалась в воде из Лесного озера и составила 67,1 ± 0,03%, наименьшая в вoде из пруда Стадион Старт - 50,4 ± 0,02%, а в воде из Луховского пруда – 58,1 ± 0,04%.

Всхожесть семян A. fistulosum в июле 2017 года составила в контроле 65,3 ± 0,04%. Наибольшая всхoжесть семян наблюдалась в воде из Лесного озера – 62,4 ± 0,01%, наименьшая в воде из пруда Стадион Старт – 47,1 ± 0,07%, а в воде из Луховского пруда – 55,3 ± 0,04%.

Всхожесть семян A. fistulosum в августе 2017 г. составила в контроле 67,2 ± 0,01%. Наибольшая всхожесть семян наблюдалась в воде из Лесного озера и составила 64,3 ± 0,04%, наименьшая в воде из пруда Стадион Старт – 49,1 ± 0,01%, а в воде из Луховского пруда – 59,1 ± 0,04%.

Вода закрытых водоемов г. Саранска обладает митотоксической активностью (рис. 2).

Митотический индекс клеток апикальной меристемы A. fistulosum осенью (сентябрь – ноябрь) 2016 г. в контроле составила 9,17 ± 2,60%. Наибольшая митотическая активность клеток наблюдалась в пробе воды, взятой из Лесного озера, и составила 7,73 ± 0,23%, наименьшая в воде из пруда Стадион Старт – 4,30 ± 0,56%, а в воде из Луховского пруда - 6,13 ± 0,27%.

Рис. 2. Митотический индекс клеток апикальной меристемы A. fistulosum (сентябрь – август) 2016–2017 гг.

Зимой (декабрь – февраль) 2016–2017 гг. величина митотического индекса клеток в контроле составила 22,07 ± 2,92%. Митотический индекс во всех участках реки уменьшался по сравнению с контролем, наибольшее понижение наблюдалось в воде из пруда Стадион Старт, митотическая активность клеток в данном варианте опыта понижалась на 25% по сравнению с контролем.

Величина митотического индекса клеток апикальной меристемы лука весной (март – май) 2017 г. составила в контроле 18,23 ± 0,04%. Наименьшая митотическая активность клетoк по сравнению с контролем наблюдалась в воде из пруда Стадион Старт и составила 9,93 ± 0,40%.

Митотическая активность клеток апикальной меристемы лука в июне 2017 г. в контроле составила 10,01 ± 0,02%. Наибольшая митотическая активность клеток наблюдалась в воде из Лесного озера – 9,03 ± 0,07%, наименьшая в воде из пруда Стадион Старт – 5,26 ± 0,45%, а в воде из Луховского пруда – 6,9 ± 0,13%.

В июле 2017 г. величина митотической активности клеток A. cepa в контроле составляла 10,18 ± 0,04%. Наибольшее понижение митотического индекса наблюдалось в воде из пруда Стадион Старт. Митотическая активность клеток в четвертом варианте опыта уменьшалась на 20%, в третьем варианте – на 12%, во втором варианте – на 7% по сравнению с контролем.

Величина митотического индекса клеток апикальной меристемы лука в августе 2017 г. в контроле составила 12,60 ± 0,04%. Наибольшее понижение митотической активности клеток наблюдалось в воде из пруда Стадион Старт и составило 7,20 ± 0,55% – это на 15% ниже, чем в контроле.

Анализ результатов эксперимента пo индукции хромосомных аберраций воды закрытых водоемов показал, что вода индуцирует хромосомные аберрации с разной частотой (рис. 3). Во всех вариантах опыта в контроле клетки с хромосомными аберрациями отсутствовали.

Рис. 3. Частота хромосомных аберраций в клетках корневой меристемы Allium fistulosum L.

Наибольшая частота хромосомных нарушений в клетках апикальной меристемы А. fistulosum за сентябрь - ноябрь 2016 г. наблюдалась в пробах воды, взятой из пруда Стадиона Стар, и составила – 1,16 ± 0,03%, наименьшая в воде из Лесного озера – 0,43 ± 0,01%, в третьем варианте опыта – 0,85 ± 0,03%. Преобладают в этот период одиночные фрагменты, мосты и неклассифицированные аномалии.

За декабрь – февраль 2016–2017 гг. наибольший выход аберрантных клеток наблюдался в четвертом варианте опыта и составил 0,98 ± 0,04%, наименьший во втором варианте опыта – 0,70 ± 0,04%, в третьем варианте опыта – 0,87 ± 0,09%. Преобладают в этот период одиночные фрагменты (рис. 4) и неклассифицированные аномалии. Для А. fistulosum во втором и четвертом вариантах опыта встречались клетки с одиночными фрагментами, мостами и неклассифицированными аберрациями, в третьем варианте опыта – клетки с одиночными и двойными фрагментами, мостами и неклассифицированными аномалиями.

Рис. 4. Клетка А. fistulosum с одиночным фрагментом

За март – май 2017 г. наибольший эффект по тесту хромосомных аберраций наблюдался для А. fistulosum в четвертом варианте опыта и составил – 0,93 ± 0,16%, наименьший во втором варианте опыта – 0,17 ± 0,08%, в третьем варианте опыта – 0,70 ± 0,08%. В этот период преобладают хромосомные аберрации с одиночными фрагментами, мостами (рис. 5) и неклассифицированными аномалиями.

Рис. 5. Клетка А. fistulosum с одиночным мостом

Наибольший выход хромосомных аберраций за июнь 2017 г. наблюдался для А. fistulosum в четвертом варианте опыта и составил 1,70 ± 0,37%, наименьший во втором варианте опыта – 0,63 ± 0,11%, в третьем варианте опыта – 1,03 ± 0,11%. Преобладающим типом хромосомных аберраций в этот период являются одиночные фрагменты и неклассифицированные аномалии.

Частота и поврежденнoсть клеток за июль 2017 г. представлены в таблице 2.

Таблица 2

Частота хромосомных аберраций А. fistulosum, индуцированных водой закрытых водоемов в пробе за июль 2017 г.

Вариант опыта

Всего клеток с аберрациями

Процент клеток с аберрациями

Спектр аберраций, %

с одиночнымифрагментами

с двойными фрагментами

с мостами

неклас-

сифицированные

1 (к)

?

?

?

?

?

?

2

4,67 ± 1,08

0,47 ± 0,11

0,06 ± 0,04

?

0,06 ± 0,07

0,30 ± 0,19

3

9,67 ± 1,08

0,97 ± 0,11

0,30 ± 0,06

0,16 ± 0,07

0,08 ± 0,03

0,45 ± 0,10

4

21,3 ± 2,94

2,13 ± 0,29

0,64 ± 0,24

?

0,16 ± 0,03

0,77 ± 0,08

 

При проведении цитогенетического анализа нами выяснено, что наибольший выход аберрантных клеток наблюдался в четвертом варианте опыта и составил 2,13 ± 0,29%. Во втором и третьем вариантах опыта число хромосомных аберраций понижалось, причем это явление наиболее выражено во втором варианте опыта. Преобладающим типом хромосомных аберраций в этот период являются одиночные фрагменты, мосты и неклассифицированные аберрации.

За август 2017 г. наибольший эффект по тесту хромосомных аберраций наблюдался для А. fistulosum в четвертом варианте oпыта и составил 1,50 ± 0,12%, наименьший во втором варианте опыта – 0,53 ± 0,11%, в третьем варианте опыта – 0,93 ± 0,18%. В данный период встречались все типы хромосомных аберраций: одиночные и двойные фрагменты, мосты и неклассифицированные аберрации.

Заключение

Цитогенетический анализ на растительном тест-объекте показал, что вода из закрытых водоемов обладает выраженными, зафиксированными в каждый месяц года, мутагенным и токсическим эффектами, что связано с понижением всхожести семян A. fistulosum, прoлиферативной активности клеток лука и повреждением чаще всего не одной, а нескольких хромосом одновременнo. Максимальный мутагенный и токсический эффекты зафиксированы в летний и осенний периоды в воде из пруда Стадион Старт, минимальный – весной в воде из Лесного озера. Полученные результаты исследования могут быть использованы для принятия практических мер регионального характера при решении вопроса о допустимости разрешения купания в летний период в закрытых водоемах г. Саранска.