Как известно, растения с большей плоидностью обладают повышенной неспецифической устойчивостью к действию экстремальных абиотических факторов среды обитания, например, в более высоких широтах преобладают полиплоидные формы, имеющие селективные преимущества по сравнению с диплоидными [18]. Дисперсионный анализ показал достоверное (F = 15,0; ν = 1500; р < 0,001) влияние фактора плоидности на радиоадаптивный ответ исследованных растений: у P. media отмечена меньшая частота аберрантных анафаз как в контрольных (р < 0,001), так и в опытных (р < 0,01) популяциях по сравнению с популяциями P. lanceolata, произрастающими в таких же экологических условиях.

3.1.2 Влияние неравномерного фракционированного облучения на прозанник пятнистый (Achyrophorus maculatus L.)

Из результатов двухфакторного дисперсионного анализа следует, что как хроническое облучение (p < 0,01), так и различным образом организованное дополнительное радиационное воздействие (p << 0,001), а также сочетания этих факторов достоверно (p << 0,001) изменяют радиобиологический ответ исследованных растений.

3.1.2.1 Влияние на индуцированный мутагенез γ-лучей 60Со в дозе 5 Гр

Облучение в дозе 5 Гр в контрольных популяциях не вызывает достоверного изменения частоты как аберрантных анафаз (td = 1,56, ν = ∞, р >> 0,05; рис. 8; стр. VIII), так и частоты дицентриков (Fφ = 1,56, ν = ∞, р >> 0,05; рис. 9; стр. IX) и ацентрических фрагментов (F = 0,94, ν = 18, р >> 0,05; рис. 10; стр. IX). Данные факты позволяют дозу γ-лучей в 5 Гр считать малой для данного вида.

В опытных популяциях частоты аберрантных анафаз (td = 6,77, ν = ∞, р < 0,001; рис. 8; стр. VIII) и ацентрических фрагментов (F = 27,08, ν = 19, р < 0,001; рис. 10; стр. IX) достоверно возрастают, но частота дицентриков не изменяется (Fφ = 0,69, ν = ∞, р >> 0,05; рис. 9; стр. IX).

3.1.2.2. Влияние на индуцированный мутагенез γ-лучей 60Со в дозе 30 Гр

Влияние провокационной дозы в 30 Гр на опытную и контрольную популяции проявляется в достоверном увеличении как частоты аберрантных анафаз (р < 0,001), так и общей частоты аберраций (дицентрики + фрагменты). Между контрольной и опытной популяциями по указанным показателям различий не наблюдается (p >> 0,05), что свидетельствует о достаточности этой дозы для возникновения устойчивого цитогенетического эффекта. В то же время, обращает на себя внимание отсутствие различий в эффектах доз в 30 и 5 Гр в опытной популяции, что может свидетельствовать, на наш взгляд, о действии дополнительных не учитываемых факторов при воздействии малой дозой (рис. 8).

3.1.2.3 Значение временной организации фракционированного облучения в формировании радиологического эффекта

Реакции, возникающие в облученной клетке, подчиняются кинетическим закономерностям, скорость достижения конечного состояния будет определяться не только скоростью прямых, но и скоростью обратных реакций (процессов восстановления). Кинетика процесса будет зависеть от ингибиторов и катализаторов реакции, наличия веществ, обрывающих цепные процессы и других условий [9].

Из данных [20] следует, что существует два механизма адаптивного ответа у растений. Первый – это повышение способности репарировать повреждения ДНК после воздействия малой дозой. Второй – стимулированная репопуляция – феномен, заключающийся в замещении поврежденных клеток неповрежденными.

При часовом интервале между фракциями в контрольных популяциях наблюдается радиологический эффект, подчиняющийся принципу аддитивности: эффекты двух фракций суммируются, так как получено достоверное (p < 0,001) увеличение частоты аберрантных анафаз по сравнению с эффектом дозы в 30 Гр. В опытной популяции не обнаружено отличий между аналогичными вариантами (p > 0,05; рис. 8). Представленные данные свидетельствуют, что у растений из опытной популяции процессы восстановления протекают интенсивнее, что может быть объяснено приспособлением к действию повышенного фона радиации.

В обеих исследованных популяциях наблюдается достоверное снижение частоты аберрантных анафаз при увеличении интервала между фракциями (p < 0,001). Следует обратить внимание, что в опытной популяции частота аберрантных анафаз в варианте с суточным интервалом между фракциями достоверно (Fφ = 4,21, ν = ∞, р < 0,05) меньше, чем в контроле. Данные явления могут быть объяснены процессом стимулированной репопуляции, более интенсивно протекающим в растениях из загрязненной популяции.

3.2 Биохимические исследования

Результаты биохимических исследований представлены в таблице 3 и на рисунках 11, 12 (стр. X), из которых следует, что при добавлении 0,2 мл надосадочной жидкости, содержащей антиоксидантные ферменты, достоверно снижается расход йода (р < 0,01), свидетельствующий о работе антиоксидантных систем. Эти же данные говорят о том, что в пробах обоих видов подорожника, обитающих на загрязненных территориях, антиоксидантные системы работают активнее (p < 0,001). Кроме того, у вида с 2n = 24 (P. media) по сравнению с видом с 2n = 12 (P. lanceolata) расход йода в высшей степени достоверно ниже как в опытных, так и в контрольных вариантах (p < 0,001) (рис. 12). Сказанное свидетельствует о том, что, во-первых, хроническое низкоинтенсивное γ-облучение, вызывающее образование в цитоплазме пероксидов и свободных радикалов, способно активировать антиоксидантные системы у облучаемых растений; во-вторых, у растений с большей плоидностью антиоксидантные ферменты либо активнее, либо присутствуют в клетках в большем количестве. Представленные данные доказывают предположения авторов [16], что характеристики окислительно-восстановительного метаболизма являются основными физиологическими детерминантами радиорезистентности организмов к длительному низкоинтенсивному воздействию.

Вопрос о природе повышенной радиоустойчивости хронически облучаемых популяций растений остается открытым. Несмотря на то, что действие повышенного фона радиации, индуцирующего накопление мутационного груза, в исследованных районах имеет место уже в течение полувека, специфического приспособления к мутагенному действию данного экологического фактора у организмов не выработалось. Одним из ведущих механизмов выступает активация хроническим β- и γ-облучением репарационных систем [3, 17]. На выход индуцированных мутаций влияют генотипические различия организмов, которые обязательно имеют место как внутри популяций, так и между популяциями в особенности. Далее, вновь возникающие наследственные изменения в природных условиях будут подвергаться естественному отбору, направленному, прежде всего на повышение радиоустойчивости [2, 4, 19, 24]. По мнению ряда авторов [2, 3, 4, 19], ионизирующие излучения способны выступать не только мутагенным, но и новым экологическим фактором, отбирающим радиорезистентные фенотипы и гаметы, содержащие оптимальные геномы [2, 19]. Кроме того, из полученных нами данных следует, что еще одним механизмом радиопротекторного эффекта является активация антиоксидантных систем, разрушающих продукты радиолиза воды и органических веществ. Выяснено, что у растений с большей плоидностью радиопротекторный эффект выражен существенно ярче, объясняющий более низкий уровень спонтанного мутагенеза у подобных растений (рис. 5, стр. V; рис. 12, стр. X).