Skip to Content

Предварительные данные по изучению воздействия ионов кадмия на морфофункциональные характеристики политенных хромосом Glyptotendipes glaucus Mg. (Diptera, Chironomidae)

ID: 2018-01-4353-A-16277
Оригинальная статья (свободная структура)
СГМУ им. Разумовского

Резюме

Проанализированы результаты эксперимента по влиянию ионов кадмия различных концентраций на морфофункциональные характеристики политенных хромосом Glyptotendipes glaucus и проведено сравнение полученных результатов с результатами по воздействию тяжелых металлов на хромосомы Chironomus plumosus. Установлено, что полученные данные по G. glaucus согласуются с данными по Ch. plumosus, поэтому личинки G. glaucus также подходят в качестве тест-объекта для анализа влияния солей тяжелых металлов на морфофункциональные характеристики политенных хромосом.

Ключевые слова

политенные хромосомы, Glyptotendipes glaucus, тяжелые металлы, кадмий

Статья

ВВЕДЕНИЕ

Тяжелые металлы относятся к наиболее распространенным поллютантам водной и почвенной среды, по токсичности занимая второе место после пестицидов. В настоящее время существует множество методов выявления и оценки генотоксичности химических веществ. Методика определения уровней токсичности вещества предусматривает проведение токсикологических исследований на тест-организмах — представителях различных трофических звеньев экологической системы, развитие и размножение которых связано с донными грунтами. В качестве тест-объектов используют бактерии, водоросли, простейших, ракообразных, моллюсков, бентосоядных рыб, а также личинки насекомых [1]. Личинки хирономид обладают несколькими особенностями, благодаря которым они являются удобным тест-объектом для исследования генотоксичности: имеют крупные политенные хромосомы; легче, чем другие водные организмы, способны накапливать тяжелые металлы и другие вещества внутри своего тела, благодаря высокой проницаемости покровов. В свяли с этим, актуально проводить оценку воздействие тяжелых металлов при использовании в качестве тест-объекта личинок хирономид, таких как Chironomus dorsalis, Ch. plumosus, Ch. thummi, Ch. riparius и др. [1, 2].

Цель данной работы — изучить влияние ионов кадмия различных концентраций на функциональную активность политенных хромосом фитофильного вида хирономид –Glyptotendipes glaucus.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В качестве модельного объекта был выбран G. glaucus, личинки которого являются более удобными для экспериментальных исследований по сравнению с видами Chironomus, такими как Сh. plumosus, использовавшимися ранее (Табл.1).

Личинок G. glaucus, собранных в природе, помещали в растворы нитрата кадмия  трех концентраций (0,01; 0,02; 0,5 мг/л) и в дехлорированную воду (контроль). Рабочие растворы готовили непосредственно перед началом исследований разведением стандартного 1М раствора нитрата кадмия. Емкости с личинками и фиксирующим раствором хранили при пониженной температуре (+4°С). Экспозиция составила 12 часов, по окончании времени эксперимента в течение одной минуты личинок высушивали на фильтровальной бумаге, а затем фиксировали в смеси этанола, уксусной кислоты в соотношении 3:1. Из клеток слюнных желез (у каждой особи исследовалось по 10 клеток) готовили давленые препараты политенных хромосом и анализировали их с помощью микроскопа PrimoStarCarlZeiss с использованием фотокамеры AxioCamERc5s при увеличениях 16×40 и 16×100. Для анализа была использована фотокарта политенных хромосом G. glaucus [5].

Функциональную активность (ФА) политенных хромосом оценивали посредством вычислений: индекса компактности хромосом (CR) — отношения абсолютной длины плеча F хромосомы III к ширине её центромеры [6] [7]; коэффициента генетической активности ядрышкового организатора (NOR) — отношения максимального диаметра ядрышка к ширине интактного района 6 хромосомы IV; коэффициента генетической активности кольца Бальбиани (BRR) — отношение максимального диаметра кольца Бальбиани к ширине интактного района 6 хромосомы IV [8].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

При увеличении концентраций раствора Cd(NO3)2 по сравнению с контролем происходили незначительные изменения морфофункциональных характеристик политенных хромосом G. glaucus.

  1. Значение коэффициента CR: при концентрации 0.01 мг/л от 4,2 до 10,3 (±6,953); при концентрации 0.02 мг/л от 3,33 до 10,7 (±7,126); при концентрации 0.5 мг/л от 5,26 до 11,33 (±8,144). Возрастание значений CR (рис. 2 а), наблюдаемое в ходе эксперимента, свидетельствует об увеличении длины плеча F хромосомы III под влияние ионов кадмия.
  2. Значения коэффициента BRR: при концентрации 0.01 мг/л от 1,0 до 3,0 (±1,624); при концентрации 0.02 мг/л от 1,12 до 2,72 (±1,798); при концентрации 0.5 мг/л от 5,26 до 11,33 (±8,144). Наблюдалось увеличение средних значений BRR (рис. 2 б), что может свидетельствовать об увеличении диаметра кольца Бальбиани.
  3. Значения коэффициента NOR:  при  концентрации 0.01 мг/л варьировали от 1,24 до 2,7 (±1,939); при концентрации 0.02 мг/л варьировали от 1,71 до 3,3 (±2,399); при концентрации 0.5 мг/л варьировали от 1,45 до 3,8 (±2,512). Наблюдалось увеличение средних значений NOR (рис. 2 в), что может свидетельствовать об увеличении диаметра ядрышка.

В целом произошло незначительное уменьшении компактности ПХ и увеличение ФА хромосом, что может указывать на генотоксичность раствора нитрата кадмия. Согласно динамике биоаккумуляции личинками хирономид металлов, наименьшая компактность наблюдалась при максимальном уровне содержания ионов металлов в тканях.

Сравнение результатов влияния тяжелых металлов на Ch. plumosus и G. glaucus показало, что эти данные согласуются, поэтому можно сделать вывод о том, что личинки G. glaucus также подходят в качестве тест-объекта для анализа влияния солей тяжелых металлов на морфофункциональные характеристики политенных хромосом. Однако по сбору в живой природе и постановке эксперимента этот фитофильный вид более удобен для использования в качестве тест‑объекта по сравнению с бентосным Ch. plumosus.

Литература

  1. Михайлова Л. В., Князева Т. С. Временное методическое руководство по нормированию уровней содержания химических веществ в донных отложениях поверхностных водных объектов (на примере нефти). //  НИА - Природа. Москва, 2002. 4 с.
  2. Белоногова Ю.В. Экологические последствия влияния тяжелых металлов на гидробионтов.: Автореф. дисс. … канд. биол. наук. Волгоград, 1999. 23 с.
  3. Белянина С.И., Кузьмина К.А., Сигарева Л.Е. Гигантские хромосомы хирономид как тест-объект для оценки токсических эффектов пестицидов на гидробионтов // «Оценка и классификация качества поверхностных вод для водопользования»: Тез. сообщ. Всес. конф. Харьков, 1979. С. 103.
  4.  Федорова И.А., Полуконова Н.В. Оптимизация методов анализа токсикологических и цитогенетических эффектов лекарственных препаратов на Chironomus (Diptera) in vivo в остром эксперименте. Материалы II Международной научно-практической конференции «экология биосистем: проблемы изучения, идентификации и прогнозирования». 25-30 августа 2009. Астрахань. 2009. С. 67-74.
  5. Белянина С.И., Дурнова Н.А. Морфология и хромосомы фитофильного Glyptotendipes glaucus (Diptera, Chironomidae) из водоемов Саратовской области. II. Кариотипический анализ // Зоологический журн. Т.77, №2 . 1998. C. 243-251.
  6. Ильинская Н.Б. Характеристика политенных хромосом различной степени компактности у личинок природной популяции хирономуса  // Цитология. 1984. Т. 26. № 5. С. 543-551.
  7. Ильинская Н. Б. Согласованность изменений компактности политенных хромосом и их плеч в клетках слюнных желез при акклимации личинок мотыля к различным температурам // Цитология. 1990. Т. 32. № 10. С. 993- 1001.
  8. Фёдорова И. А., Полуконова Н. В. Цитогенетические эффекты холинотропных препаратов при комбинированном действии на личинок Chironomus plumosus (Diptera) in vivo // Цитология, 2009. Том 51, № 10. С. 849 – 855.

Таблицы

Таблица 1. Сравнение личинок Chironomus plumosus и Glyptotendipes glaucus

Характеристика

Chironomusplumosus

(бентосный вид)

Glyptotendipes glaucus

(фитофильный вид)

Место обитания

Обитают на дне водоема, поэтому при проведении хронического эксперимента (месяц и более) необходимо добавление грунта к анализируемому раствору ксенобиотика [3, 4].

Заселяют прибрежно-водную растительность и любые погруженные субстраты, поэтому добавление грунта в тестируемый раствор ксенобиотика не требуется, что делает результаты эксперимента более достоверными.

Доступность для массового сбора

Доступен для массового сбора только в определенный период времени (с января по март).

Доступен для массового сбора практически круглогодично.

Рисунки

Рис. 1. Политенные хромосомы III и IV в кариотипе G. glaucus [5].

Рис. 2. Распределение значений CR (а), BRR (б), NOR (в) при воздействии раствора Cd(NO3)2 в разных концентрациях.

5
Ваша оценка: Нет Средняя: 5 (1 голос)



Оптимальный хостинг для Drupal, Wordpress, Joomla, Битрикс и других CMS, быстрые и надежные сервера, круглосуточная техподдержка Яндекс.Метрика