Старения

Определение качества семян культурных растений методами радиационного

При хранении семян значительная часть их теряет способность давать полноценное

потомство, что проявляется в понижении всхожести и урожайности. Старение семян идет тем

быстрее, чем интенсивнее в них протекают процессы обмена веществ, что приводит к

истощению запасов питательных веществ, изменению активности ферментов, возникновению

хромосомных мутаций (повышение частоты мутаций в хранящихся семенах связано с

возрастанием концентрации мутагенных метаболитов), увеличению проницаемости мембран и

т.д., т.е. старению семян.

Семена различных растений стареют с разной скоростью. Например, хозяйственная

долговечность (кондиционная всхожесть) озимой ржи – 3-4 года, озимой и яровой пшеницы,

ячменя, овса, гороха – 5-7 и более лет.

Заблаговременная оценка долговечности семян имеет важное значение при закладке их

на хранение в производственных условиях и хранения коллекционных образцов в научных

учреждениях.

Для проверки потенциальных возможностей семян используется метод ускоренного

старения, когда фактором снижения жизнеспособности семян является воздействие на них

ионизирующего излучения.

Под радиационным старением понимают искусственное, вызванное воздействием

высоких энергий, изменение комплекса биологических свойств и признаков семян,

определяющее в виду значительного повышения вариабельности различный уровень их

потенциальных возможностей во время прорастания, появления всходов и в итоге –

относительную величину урожайных характеристик. Для определения радиоустойчивости

растений в качестве критерия чаще всего используют торможение роста проростков и взрослых

растений (Фокин, Лурье, Торшин, 2005).

Применение этой методики определения потенциальных (высоких, средних и низких)

возможностей семян дает необходимую информацию для их рационального использования (для

семенных целей, для пищевых целей и фуража).

Высокоэффективные радиоизотопные методы определения места и времени

внесения удобрений позволяют расходовать удобрения более экономно.

Ежегодный экономический эффект от оптимизации применения удобрений

составляет не менее 6 млрд. долларов США. В Турции внесение удобрений

одновременно с поливом позволило значительно увеличить производство

картофеля и сократить потребление воды. Сегодня такой метод введен в практику

более чем в 30 странах.

• Методы мутационной селекции позволили ввести в сельскохозяйственный оборот

более чем 100 стран свыше 3 000 сортов примерно 170 видов продовольственных и

технических культур, в том числе ячмень, выращивать который можно на высоте

5 000 метров, и рис, способный расти на засоленных почвах.

• Для борьбы с насекомыми-вредителями в плодоводстве и овощеводстве все шире

применяется экологически безопасная технология стерилизации насекомых (ТСН).

В Мексике, нескольких странах Центральной Америки, Аргентине, Бразилии,

Иордании, Перу, Таиланде, Чили и Южной Африке применение этого метода

позволило искоренить плодовую мушку либо создать зоны с низким риском

появления этого вредителя. Ежегодный экономический эффект, получаемый за

счет увеличения производства фруктов, сокращения потерь продукции и

применения инсектицидов, увеличения экспортных поставок, создания

дополнительных рабочих мест, составляет сотни миллионов долларов США.

Достижения иностранных исследователей не остались незамеченными у нас в стране. Опыт их работы нашел широкое применение. Для ускорения селекционных работ и их координации была создана во Всесоюзном институте растениеводства всесоюзная коллекция мутантных форм сельскохозяйственных растений. Ежегодно там составляются каталоги поступивших новых мутантных форм, которые рассылаются всем исследователям-селекционерам. Координационный центр занимается и методологическими разработками, направленными на усовершенствование приемов, значительно повышающих частоту и спектр наследственных изменений растительных организмов. При решении этих проблем все время возникают новые вопросы по особенностям действия радиоизотопов на растительные организмы, выявляются возможности сочетания разных видов ионизирующих излучений с химическими мутагентами.

Все это привело к развитию двух основных направлений в радиационной генетике. Одно из них за основу берет изменение метаболических процессов в результате облучения клетки, т. е. базируется на косвенном эффекте. Другое главным считает влияние модифицирующих факторов на процессы потенциальных изменений в истинные мутационные изменения. Оба эти направления со своих позиций довольно аргументированно отстаивают свои убеждения, но исчерпывающего ответа на механизм действия радиоактивных излучений на процессы мутагенеза пока дать не могут. Это объясняется тем, что мутация — весьма сложный процесс, и раскрыть механизм действия мутагенеза на ген и цитоплазму при условии влияния на этот процесс физиолого-биохимического состояния клетки до и после облучения, а также степени и типа внутрисоматической конкуренции нормальной и облученной ткани весьма сложно.

Также известно, что мутации образуются в результате нахождения атомов клетки в возбужденном состоянии, вызванном действием на электроны ионизирующих излучений. Согласно законам термодинамики система должна находиться в стабильном, нейтральном состоянии. В связи с этим в клетке, по всей видимости, должны иметься системы, приводящие клетку и ее органеллы в стабильное положение. Поэтому основная масса нарушений в хромосомах обычно завершается восстановлением их изначального состояния и только часть изменяется, что приводит к мутации хромосом.

В связи с различием возбуждения, передаваемого клетке различными источниками излучения и путей их пробега в растении, также сложны и процессы, способствующие появлению мутаций. Поэтому при изучении действия излучений на изменение наследственности организма следует учитывать особенности действия разных видов излучений.

Дата добавления: 2015-06-25