Культивирование спор и заростков Osmunda regalis l

Д. В. Кулагин¹, А. В. Константинов¹, М. Я. Острикова¹,

М. А. Джус², А. С.Плескунов³

¹ГНУ «Институт леса НАН Беларуси», г. Гомель, e-mail: [email protected],

²Белорусский государственный университет, биологический факультет, г. Минск

³ГУО «Гомельский государственный лицей № 1», г. Гомель

Введение. В рамках масштабных работ по сохранению биоразнообразия растительного мира, наряду с сохранением генофонда растений ex situ, активно применяются такие методы фитобиотехнологии, как создание генетических банков и клональное микроразмножение редких, исчезающих или особо декоративных культур
с целью получения посадочного материала растений, включенных в Красные книги [1]. При этом в некоторых случаях культура тканей в ряде случаев является единственно возможным способом сохранения и воспроизводства трудноразмножаемых растений.

Эффективность использования системы in vitro имеет целый ряд преимуществ по сравнению с традиционными методами поддержания коллекций растений и их массового размножения. Однако успех введения в асептическую культуру
и дальнейшее размножение полученных микроклонов требует тщательного изучения возможностей освобождения материала от контаминации и условий культивирования на искусственных питательных средах [2]-[3].

В наибольшей степени вышесказанное относится к представителям спорообразующих растений. Исследования по культуре тканей ряда папоротников, включая чистоуст величавый ( Osmunda regali s L.), позволило установить, что успех размножения тесно связан с особенностями протекания каждой фазы их жизненного цикла и влиянием широкого спектра таких факторов, как освещенность, доступность
и концентрация элементов питания, уровень влажности, характер субстрата и другие [ 4].

В связи с этим задача по разработке эффективного протокола клонального микроразмножения чистоуста величавого является весьма актуальной и позволит тиражировать саженцы как для дальнейших работ по восстановлению его природных популяций в Беларуси, так и для применения в озеленительных целях, благодаря превосходным декоративным качествам этого папоротника.

Цель работы – определение и оптимизация условий получения асептической культуры Osmunda regalis L. посредством использования спор.

Материалы и методика исследований. Источником спор служили спороносные вайи, собранные в Ботаническом саду БГУ, где в настоящее время культивируются спорофиты чистоуста, взятые из единственного известного местопроизрастания данного папоротника на территории Беларуси.

Спороносные вайи, отделенные от материнского растения, помещались на поддоне в камеру с повышенной влажностью воздуха (80–100%). Каждые 3–5 дней производился сбор спор с поверхности поддона. Собранные споры помещались
в стеклянную пробирку, которая хранилась в холодильнике при температуре 5–10^оС.

Для культивирования использовалась модифицированную питательную среду Мурасиге и Скуга [5]. Изменения состава заключались в том, что из стандартной прописи исключался аммония нитрат, а концентрация макросолей сокращалась вдвое. Данная модификация выполнена согласно результатам исследования D. Makowski
и соавторов [6]. Питательные среды, включали 7 г/л агара, часть из них включала 30 г/л сахарозы, показатель рН составов до автоклавирования – 5,6–5,8. Автоклавирование осуществлялось при 121°С в течение 20–30 минут. В части вариантов опыта
в питательные среды после стерилизации добавлялся флуконазол до концентрации 100 мг/л.

Стерилизация спор осуществлялась посредством их промывания в растворах стерилизующих агентов и стерильной воды. Для работы использовалась навеска – 10 мг материала на одну пробирку Эппендорфа (2 мл). Осаждение спор при смене рабочего раствора проводилось посредством центрифугирования. В качестве стерилизующих агентов использовались растворы перекиси водорода (2% и 4% в течение 40 минут), моющего средства «Доместос» (10% в течение 3–4 минут). Для отмывания материала спор применялась стерильная вода (пятикратное ресуспендирование и осаждение).
В некоторых вариантах опыта на этапе стерилизации не использовались растворы стерилизующих агентов.

После стерилизации содержимое эппендорфа доводили до 1,5 мл, ресуспендировали осадок и осуществляли перенос на чашки Петри (50 или 100 мкл на чашку) или стеклянные флаконы для лекарственных средств объёмом 10 мл (25–50 мкл на флакон).

Культивирование осуществлялось при постоянном освещении белыми люминесцентными лампами при температуре 23–27°С.

Результаты исследований и их обсуждение. Оценка эффективности стерилизации проводилась нами на основании учета количества колоний микроорганизмов на поверхности питательной среды (содержала сахарозу) в чашках Петри по истечении 10 суток культивирования. Результаты исследования представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Эффективность различных методов стерилизации при получении асептической культуры чистоуста величавого из спор (объем вносимого инокулюма – 100 мкл, общее количество чашек – 22)

Стерилизующий агент	Количество бактериальных колоний (± стандартное откл.), шт.	Наличие жизнеспособных спор
2% раствор перекиси водорода	3,0±3,5	нет
4% раствор перекиси водорода	7,0±5,9	нет
10% раствор средства «Доместос»	5,6±3,8	да
Промывание стерильной водой	19,0±9,4	да

Как следует из данных, представленных в таблице, наиболее эффективным по отношению к снижению количества бактериальной контаминации в получаемых культурах было использование раствора перекиси в концентрации 2%. Однако
в названном случае споры папоротника теряли жизнеспособность. Вероятно, это связано с длительным временем их экспозиции в стерилизующем растворе (40 минут). В то же время в условиях имеющегося оборудования нам не удалось сократить продолжительность обработки материала ввиду их слабого осаждения в присутствии перекиси водорода: выделение пузырьков газа приводило к постоянному перемешиванию содержимого пробирки. Таким образом, для дальнейшей работы нами была выбрана стерилизация посредством раствора моющего средства «Доместос».

Применение флуконазола привело к полному ингибированию роста грибов-контаминантов. В то же время количество колоний микромицетов на субстрате, не содержащем названного соединения, после 10 суток культивирования составило 8,3±3,1 шт./чашку. Согласно визуальному обследованию, наличие флуконазола не оказало негативного влияния на жизнеспособность спор. Таким образом, применение флуконазола является эффективным приёмом, позволяющим предотвратить контаминацию асептической культуры чистоуста величавого на начальных стадиях культивирования.

Для культивирования спор апробировалось два вида питательных сред
(с сахарозой и без неё) и два типа поверхностей для культивирования (агаризованная питательная среда и стерильная фильтровальная бумага). Выбор вариантов опыта направлен на оптимизацию процесса инициации асептической культуры. Наиболее интенсивным было прорастание спор на агаризованной среде без сахарозы: после 30 суток культивирования все флаконы содержали кластеры заростков папоротника (рисунок). В то же время в других вариантах опыта гаметофиты развились лишь в 5–8% культуральных сосудов, имели заметно меньшие размеры и располагались одиночно.

Рисунок – прорастание спор чистоуста величавого in vitro

Заключение. Отработана методика получения асептической культуры чистоуста величавого из свежесобранных спор. Наиболее подходящей схемой стерилизации стало выдерживание материала в 10% растворе моющего средства «Доместос» в течение 3–4 минут. Интенсивное формирование кластеров гаметофитов наблюдалось на агаризованной питательной среде на основе модифицированного состава Мурашиге и Скуга без добавления сахарозы.

Литература

1. Fay, M.F. In what situations is in vitro culture appropriate to plant conservation?
/ M.F. Fay // Biodiversity and Conservation, 1994. – Vol. 3. – P. 176–183.

2. Ambrósio, S.T. Interaction between sucrose and pH during in vitro culture of Nephrolepis biserrata (Sw.) Schott (Pteridophyta) / S.T. Ambrósio, N. Franklin de Melo //Acta bot. Bras., 2004. – Vol. 18(4). – P. 809–813.

3. Ivanova, M. Influence of gelling agent and cytokinins on the control of hyperhydricity in Aloe polyphylla / M. Ivanova, J. Staden // Plant Cell Tissue and Organ Culture. – 2011. –V.104, №.1. – P. 13–21.

4. Morini, S. In vitro culture of Osmunda regalis fern / S. Morini // J. Hort. Sci. Biotech., 2000. – Vol. 75(1). – P. 31–34.

5. Murashige, T. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures / T Murashige, F Skoog // Physiol Plant, 1962. – Vol. 15(3). – P. 473–497.

6. Integration of tissue culture and cryopreservation methods for propagation and conservation of the fern Osmunda regalis L. / D. Makowski et al. // Acta Physiologiae Plantarum, 2016. – Vol. 38(19). – P. 75–87.

ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ЗДОРОВЬЯ И ПОКАЗАТЕЛЕЙ ФИЗИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ МОЛОДЕЖИ, ПРОЖИВАЮЩЕЙ
В РАЗНЫХ РЕГИОНАХ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Л.Н. Лаптиева¹, Н.В. Ампилова², И.Н. Крикало³

¹УО «Гродненский университет им. Янки Купалы», г. Гродно

² УЗ «2-я центральная районная поликлиника Фрунзенского района, г. Минск

³ УО «Мозырский государственный педагогический университет имени

И. П. Шамякина», г. Мозырь, e-mail: [email protected]

Введение. Укрепление здоровья подрастающего поколения является одним из приоритетных направлений политики Республики Беларусь. Здоровье формируется
в результате взаимодействия внешних (природных и социальных) и внутренних (наследственность, пол, возраст) факторов, а также во многом определяется образом жизни человека.

Физические развитие является одним из объективных показателей состояния здоровья населения, который в настоящее время изменяется столь же резко, как и другие показатели (заболеваемость, смертность, младенческая смертность, средняя продолжительность жизни и др.).

В связи с вышеизложенным особую актуальность приобретает исследование состояния здоровья и физического развития молодежи, проживающей в разных регионах нашей Республики.

Целью работы явилось исследование состояния здоровья и показателей физического развития студентов биологического и физкультурного факультетов Мозырского государственного педагогического университета имени И. П.Шамякина и молодежи г. Минска.

Материалы и методика исследований. В исследовании приняли участие 67 студентов биологического и физкультурного факультетов УО «МГПУ имени И. П. Шамякина» и 37 человек, проходивших профосмотр по поводу трудоустройства после окончания средних профессиональных и высших учреждений образования
г. Минска (УЗ «2-я центральная районная поликлиника Фрунзенского района г. Минска»). Возраст участников исследования 18-22 года.

В ходе проведенной работы нами были использованы следующие методы: анализ литературы и медицинской документации, анкетирование и диагностические методы исследования.

Результаты исследования и их обсуждение. Здоровье – достаточно сложная и многогранная категория, которая во многом зависит от образа жизни человека. Анализ литературы по теме исследования позволяет сделать вывод, что на состояние здоровья человека оказывают воздействие следующие группы факторов: экологические, антропогенные, техногенные и др. факторы.

Заболеваемость является важнейшим, хотя далеко не единственным, критерием, характеризующим здоровье. Под заболеваемостью подразумевается показатель, характеризующий распространенность, структуру и динамику зарегистрированных болезней среди населения в целом и отдельных его группах.

В молодом возрасте заболеваемость оценивается также на основании результатов периодических профессиональных медицинских осмотров. Помимо заболеваний, в этом случае фиксируются преморбидные и другие состояния «пограничного» уровня здоровья, а также недостатки физического развития.

Определенный интерес, на наш взгляд, представляет исследование состояния здоровья молодежи, проживающей в разных регионах нашей республики. В связи
с этим нами было проведено исследование заболеваемости и состояние физического развития юношей Мозырского университета и юношей, проживающих в г. Минске.

Исследование заболеваемостипроводилось на основании опроса, анализа амбулаторных карт и анкетирования. Результаты проведенного анализа приведены
в таблице.

Таблица – Анализ заболеваемости студентов Мозырского университета и молодежи г. Минска

Наличие заболевания по функциональным системам	г. Минск (N-37)	г. Мозырь (N-67)
Количество человек	Количество человек, %	Количество человек	Количество человек, %
Желудочно-кишечный тракт		21,6		19,4
Органы дыхания		8,1		11,9
Сердечно-сосудистая система		2,8		15,0
Нарушения опорно-двигательного аппарата		18,9		17,9
Органы зрения		10,8		17,9
Эндокринная система		2,7		9,0
Аллергозы		2,7		6,0
Не имеют заболеваний		32,4		2,9

Проведенный анализ заболеваемости студентов Мозырского университета позволил установить, что у юношей в наибольшей степени выражены заболевания желудочно-кишечного тракта – 19,4%, заболевания органов зрения и нарушения опорно-двигательного аппарата – по 17,9%, заболевания сердечно-сосудистой системы – 15,0%, заболевания органов дыхания – 11,9%.

Соответствующий анализ в отношении заболеваемости юношей г. Минска выявил следующие данные: заболевания ЖКТ – 21,6%, нарушения опорно-двигательного аппарата – 18,9%, заболевания органов зрения – 10,8%, заболевания органов дыхания – 8,1%.

Исследование позволило выявить также разницу в заболеваемости молодых людей исследуемых вузов в отношении отдельных групп заболеваний.

Анализ литературы свидетельствует о том, что за последнее десятилетие значительно ухудшились показатели физического развития молодежи. В 1,5 раза увеличилось число молодых людей с дефицитом массы тела, частота выявляемых функциональных нарушений возросла почти на 20% [1].

Установлено достоверное снижение темпов продольного роста, уменьшение широтных и обхватных размеров, массы тела. Снижается доля молодых людей
с нормальным физическим развитием. В 17 летнем возрасте современные юноши имеют показатели мышечной силы на 18,5% (на 10 кг), а девушек на 21% (на 7 кг) ниже, чем школьники 80-х годов [2].

Более актуальным для современных юношей становится проблема не избыточной массы тела, а дефицита массы тела – трофологической недостаточности. Известно, что низкая масса при нормальных значениях длины тела в 5,3 раза повышает риск развития хронических болезней; высокая масса тела при нормальных значениях длины тела – в два раза увеличивает риск развития любой патологии.

С помощью антропометрических исследованийнами были измерены рост
и масса тела исследуемых молодых людей, по формуле вычислен индекс массы тела.

Рост юношей Мозырского университета, принявших участие в исследовании, варьировал от 165 см до 191 см (в среднем – 179 см), а вес – от 59 кг до 87 кг (в среднем – 64 кг).

Соответствующие показатели юношей г. Минска составили: рост в пределах от 169 см до 196 см (в среднем – 182 см), вес – от 58 кг до 92 кг (в среднем – 67 кг).

Исследование индекса массы тела юношей Мозырского университета показало, что 76,3% испытуемых имеют нормальную массу тела, 14,9% испытывают дефицит массы тела, а у 5,9% – масса тела избыточна. 2,9% студентов испытывают ожирение 1
и 2 степени.

Соответствующее исследование юношей г. Минска показало, что у 81,1% человек индекс массы тела в норме, 8,1% – испытывают дефицит массы,
у 5,4% исследуемых юношей масса тела превышает норму, у 5,4% наблюдается ожирение 1–2 степени.

Определение и контроль артериального давления сегодня называются основными превентивными средствами (условиями), которые предупреждают риск появления, развития сердечно-сосудистых заболеваний и помогают избежать фатальных последствий этих заболеваний.

Артериальное давление является показателем функционального состояния организма в целом и показателей функционирования сердечно-сосудистой системы
в частности. Во многих работах указывается, что сегодня сердечно-сосудистые патологии резко «помолодели», поэтому вести контроль АД в молодежной среде не считается излишним [3].

Измерение артериального давления проводилось с использованием тонометра по методу Короткова. Гипертензия определялась при уровне систолического давления (САД) = 140 мм рт. ст., диастолическое артериальное давление (ДАД) = 90 мм рт. ст.

Проведенное исследование состояния артериального давления студентов Мозырского университета показало, что 58,2% человек имеют нормальное артериальное давление, у 22,4% – артериальная гипертензия, а у 19,4% отмечается артериальная гипотензия.

У юношей г. Минска показатели артериального давления следующие: у 86,5% артериальное давление в норме, у 5,4% наблюдается артериальная гипертензия,
а у 8,1% – артериальная гипотензия.

Заключение. Исследование состояния здоровья студентов биологического
и физкультурного факультетов Мозырского государственного университета имени И. П. Шамякина и молодежи г. Минска позволяет сделать следующие выводы:

1. Сравнительный анализ заболеваемости юношей Мозырского университета
и юношей г. Минска показал, что у исследуемых наиболее выражены заболевания желудочно-кишечного тракта (соответственно 19,4% и 21,7%), а также нарушения опорно-двигательного аппарата (17,9% и 18,9%).

Не выявлено заболеваний у 3,2% юношей Мозырского университета и у 32,4% юношей г. Минска.

На наш взгляд, причиной таких данных по заболеваемости студентов, проживающих в разных регионах Беларуси, может явиться влияние разного рода экологических факторов и образ жизни.

2. Антропометрические исследования показали, что средний рост юношей Мозырского университета составил 179 см, а масса тела – 64 кг. Соответствующие показатели у юношей г. Минска составили 182 см и 67 кг.

Большая часть юношей (76,3% студентов Мозырского университета и 81,1% юношей г. Минска) имеют нормальный индекс массы тела. В то же время наблюдаются небольшие отклонения индекса массы тела в виде недостатка и избытка массы тела.

3. Исследование артериального давления показало, что большая часть юношей Мозырского университета (58,2%) и юношей г. Минска (86,5%) имеют нормальное артериальное давление, остальных обследуемых по состоянию артериального давления можно отнести к группе риска.

Литература

1. Ваганова, Л.И. Динамика состояния здоровья и образа жизни студенческой молодежи г. Челябинска / Л.И. Ваганова// Учащаяся молодежь России: прошлое, настоящее, будущее: сб. науч. статей / Челябинск, 2000. – С. 178–180.

2. Ильин, А.Г. Состояние здоровья подростков и деятельность поликлиники
в современных условиях / А.Г. Ильин. – М.: Медицина, 2000. – 135 с.

3. Косованова, Л.В. Скрининг-диагностика здоровья школьников и студентов. Организация оздоровительной работы в образовательных учреждениях
/ Л.В. Косованова, М.М. Мельникова, Р.И. Айзман. – Новосибирск, 2003. – 234 с.

Дата добавления: 2017-01-14