Радиочувствительность растений

Ионизирующее излучение вызывает у растений различную реакцию. Радиочувствительность растительного организма изменяется в широком интервале доз облучения и зависит от его биологических особенностей, возраста, физиологического состояния, интенсивности обмена веществ, условий произрастания и ряда других факторов. Для определения радиочувствительности широко используют следующие критерии: энергию прорастания семян, лабораторную и полевую всхожесть, выживаемость проростков, подавление роста и развития, стерильность растений, число аберраций хромосом в первом митозе, угнетение митотической активности, интенсивность синтеза ДНК, появление радиоморфозов, выживаемость растений, снижение их массы. Однако оценка радиочувствительности по какому-либо одному критерию даёт представление лишь о реакции конкретной системы, это не может соответствовать уровню общей радиочувствительности организма, поэтому только анализ комплекса показателей с учётом особенностей изменения каждого из них может обеспечить адекватную оценку радиоустойчивости. Наиболее подходящим критерием радиочувствительности сельскохозяйственных растений принято считать выживаемость растений к концу вегетационного периода. Этот показатель отражает реакцию популяции на воздействие излучений как фактора стресса. В данном случае учитывается способность тканей к регенерации и репарации радиационных повреждений. В качестве показателя выживаемости облучённых растений или растений, выращиваемых из облучённых семян, используется летальная доза облучения LD₁₀₀ и LD₇₀, доза LD₇₀ считается критической при облучения семян и применяется чаще.

Чувствительность клеток при облучении зависит от их возраста, температуры, парциального давления кислорода, фазы, цикла деления, метаболического состояния, оводнённости, интенсивности митоза. С увеличением числа хромосом у растений повышается их радиорезистентность. У некоторых растений радиочувствительность обусловлена размером ядра: чем оно больше, тем сильнее повреждения. Наблюдается также довольно тесная зависимость между радиочувствительностью сухих семян при остром их облучении, объёмом ядер клеток и числом хромосом при условии одинакового содержания в них воды. Растения с одним и тем же средним объёмом ядра, но с разным числом хромосом, различаются по радиочувствительности (с большим числом хромосом – более радиоустойчивы). Установлено, что растения с малым числом хромосом и крупными ядрами более радиочувствительны, чем полиплоиды и растения с большим числом хромосом и мелкими ядрами. На радиочувствительность растений влияет скорость деления клеток.

При замедленном делении увеличивается время облучения активного состояния ядра и усиливается радиационное поражение. Поэтому факторы внешней среды, действующие на скорость роста растений путём изменения темпа деления клеток, влияют на радиочувствительность растительных организмов. Среди высших растений на блюдаются большие различия в радиочувствительности (табл. 1). Повреждение растений при остром облучении обычно наступает при меньших дозах, чем при хроническом облучении. Сильное угнетение роста сосны наблюю дается при остром облучении в 30 раз меньшей дозой, чем при хроническом облучении, а гибель – при дозе в 16 раз меньшей.

Таблица 1

Радиочувствительность различных видов растений

Полиплоидные виды более устойчивы к радиации, чем диплоиды. При хроническом облучении имеет важное значение общая доза, накопленная за митотический цикл, на продолжительность которого влияет температура окружающей среды. При более высокой температуре клетки делятся быстрее, а при пониженной – медленнее, поэтому в зависимости от температуры изменяются длительность митотического цикла и общая доза облучения. Семена более устойчивы к облучению, чем растения (табл. 2).

Таблица 2

Дозы, вызывающие 100 %-ю гибель семян