Місце цитогенетичного моніторингу в системі дослідження забруднення навколишнього середовища. Методи цитогенетичного моніторингу
мутаційний вантаж цитогенетичний моніторинг
Введення
До складу генетичного моніторингу входить цитогенетичний моніторинг, завданням якого є реєстрація виникають під дією антропогенних факторів змін у структурі генофонду і прогнозування темпів її перебудови [3]. Але цитогенетичний моніторинг може бути використаний не тільки як складова частина генетичного моніторингу. У екологічному моніторингу він доповнює генетичні дані та результати досліджень з впливу забруднювачів і дозволяє вирішити два завдання: скласти повну картину при експертизі біологічних наслідків забруднення, оцінити роль антропогенних впливів на стабільність сортів рослин, від яких залежить їх продуктивність [1].
Мутаційний вантаж, що виникає в рослинних популяціях в результаті впливу антропогенного навантаження, можна порівняно швидко визначити за допомогою сучасних цитогенетичних методів, використовуючи один з основних цитогенетичних критеріїв - частоту клітин з перебудовами хромосом в перших мітозів меристеми коренів. Це дозволяє встановити різницю між популяціями із забруднених і контрольних районів [2]. Облік аберацій хромосом можна проводити на стадії метафази (метафазну метод) або на стадії пізньої анафази та ранньої телофази (ана-телофазний метод). Обидва методи мають як переваги, так і недоліки.
метафазну метод більш точний. Він дає можливість виявити в 1,5 рази більше мутацій і дозволяє врахувати з граничною точністю всі типи хромосомних і хроматидного перебудов, а також геномні мутації. Разом з тим він є досить трудомістким і пов'язаний з певними обмеженнями у виборі об'єктів для досліджень. Так, найбільш результативним він при використанні видів з невеликим числом великих, добре ідентифікованих хромосом. Створюються труднощі при виготовленні давлених препаратів високої якості [4].
При використанні ана-телофазного методу для аналізу придатна майже кожна ділиться клітина. Цей метод менш точний. Він дозволяє врахувати лише деякі типи хромосомних аберацій. Його прийнято вважати експрес-методом для попередньої оцінки активності тих чи інших агентів. Тим не менш, ана-телофазний метод широко застосовується для виявлення мутагенних ефектів [5].
1. Облік хромосомних аберацій в мітозі і механізми їх утворення
В основі структурних перебудов лежить властива всім хромосомами здатність за певних умов розриватися на частини, фрагментуватися [6] .Проісхожденіе і доля різних типів аберацій хромосом неоднакова. Одним з найбільш важливих факторів прийнято вважати встановлення залежності між мітотичним циклом і реакцією хромосом на дію антропогенного навантаження. У результаті антропогенного впливу на хромосоми на різних стадіях ядерного циклу утворюються різні типи перебудов, які обумовлені, в основному, самою структурою хромосом в кожній даній стадії. У стадії G1 хромосома поводиться як окрема нитку. Виникають міжхромосомні обміни, кільця, хромосомні делеції і складні хромосомні перебудови. У стадію S хромосома виявляє двоїсту структуру, субніті якої ведуть себе самостійно, утворюючи полухроматідние кінцеві делеції, полухроматідние міжхромосомні обміни (транслокації), полухроматідние інтерстиціальні делеции (мікрофрагменти), ізо- полухроматідние делеции, а також полухроматідно-ізополухроматідние трірадіали.
У стадію G2 утворюються хроматидні перебудови: кінцеві делеції, ізосестрінскіе делеции, симетричні і асиметричні міжхромосомні хроматидні обміни, трірадіали [7]. При пошкодженні двухроматідной хромосоми утворюється ацентріческій фрагмент і укорочена хромосома. Якщо при з'єднанні розірваних кінців вихідна структура відновлюється, то ніяких перебудов не відбувається. При двох близьких одночасних розривах випадкове з'єднання чотирьох вільних кінців обумовлює різні аберації обмінного типу. У анафазе - телофазе мітозу фрагмент виявляється між полюсами. Доля фрагментів (поодиноких і множинних) різна. Вони можуть потрапити в одне з дочірніх ядер, резорбироваться або утворювати додаткове мікроядро [8]. Міст є наслідком фрагментації двох хромосом. При возз'єднанні фрагментів, що містять центромери, утворюється діцентріческая хромосома, яка відчуває вплив обох мітотичних центрів, і, розтягуючись між дочірніми групами анафазного-телофазних хромосом, утворює міст. Аналогічно на стадії G2 і S утворюється хроматидні міст [9].
Відставання хромосом в метакінез і при розбіжності до полюсів виникають при пошкодженні хромосоми в області кінетохора. Аб...
