Селекция растений на устойчивость к загрязнителям окружающей среды

Информация - Сельское хозяйство

Другие материалы по предмету Сельское хозяйство

Скачать Бесплатно!
Для того чтобы скачать эту работу.
1. Пожалуйста введите слова с картинки:

2. И нажмите на эту кнопку.
закрыть



Современные живые организмы и среда их обитания находятся под постоянным антропогенным давлением. Это давление многолико и разнообразно. Но общим для него является уменьшение биологического разнообразия, изменение хода эволюции, генетическая эрозия и, как следствие, падение качества жизни самого человека.

Среди множества факторов, негативно влияющих на популяции, биоценозы и биоту в целом, следует назвать так называемые “загрязнители” окружающей среды. Хотя в атмосфере обнаружено свыше трех тысяч посторонних химических веществ, основными компонентами загрязнения являются озон, сернистый газ, окись углерода, окислы азота, углеводороды и другие соединения, основными источниками которых являются ГРЭС и ТЭЦ, транспорт, пестициды и удобрения. Токсическим действием обладают также тяжелые металлы. Подсчитано, что количество отходов, загрязняющих среду обитания, ежегодно увеличивается в среднем на 4%.

Особое место в загрязнении окружающей среды занимает радиоактивное загрязнение. В наше время радиация стала вездесущей, всепроникающей и в каком-то смысле бесконечной. По образному выражению одного из исследователей радиоактивности, “мы купаемся в море радиации, носим её в себе” (цит. по Булатову, 1996). Поражающим действием обладают не только высокие дозы радиации, но, как показали независимые исследования профессора Гофмана (1994), малые дозы (до 20 Гр) также способны вызывать различные заболевания у человека, в том числе и рак.

Источников радиоактивного загрязнения много, но главные из них добыча и обогащение урана;

Действие загрязнителей на живые организмы ощущается на разных уровнях. Повышенные фоны загрязнения могут действовать на отдельные организмы, их органы и ткани, на клетки и отдельные внутриклеточные структуры, а также на более высокие уровни организации живых систем популяции и сообщества.

В многочисленных исследованиях показано, что загрязнение воздуха оказывает значительное влияние на рост и развитие разных видов растений. Общим эффектом этого действия является снижение продуктивности растений. Так, например, загрязнение воздуха окислителями на восточном побережье США снизило урожайность картофеля на 50% (Marx, 1975). Токсичность озона проявляется в появлении хлоротических пятен и опадении листьев. Нередко на корнях поврежденных растений наблюдается образование колоний грибов в количествах больших, чем у здоровых растений. Озон и другие загрязнители ингибируют функциональную активность митохондрий и увеличивают проницаемость клеточных мембран. Под действием озона эпидермальные клетки лопаются, теряют протоплазму и разрушаются. Озон окисляет сульфогидрильные группы многих биологически активных соединений, участвующих в энергетических процессах организмов.

Установлено, что устойчивость растений табака и лука к повреждающему действию озона контролируется доминантными генами, которые регулируют чувствительность мембран устьичных замыкающих клеток к озону.

В.П.Бессонова (1992) исследовала влияние загрязнения среды тяжелыми металлами на древесные и кустарниковые растения. Она показала, что в условиях загрязнения наблюдаются различные нарушения в мейозе и, как следствие, образование стерильной пыльцы. В наших исследованиях установлено, что тяжелые металлы в количествах, превышающих ПДК (предельно допустимые концентрации), затормаживают рост картофеля, этиолируют его листья, изменяют гелиотропизм. В то же время присутствие в питательной среде таких элементов, как кадмий и свинец в концентрациях, равных ПДК, стимулировало рост растений на 1020% в сравнении с контролем.

О действии радиации на живые организмы имеется огромная литература, так как изучение этого вопроса началось еще в начале ХХ столетия. Общебиологическое действие радиации в зависимости от дозы облучения может выражаться в стимуляции, угнетении и летальном эффекте. Ионизирующие излучения могут вызывать различные уродства на ранних стадиях развития организма. В стадии гаметогенеза нарушения этого процесса, ведущие к стерильности. Радиация также действует на метаболизм растений и животных, затрагивая самые различные функции организмов. Так, например, при изучении реакции растений житняка гребенчатого (Agropyron cristatum) на различные дозы облучения нами установлено более высокое, чем в контрольных растениях, содержание сахаров, аскорбиновой кислоты, хлорофиллов “а” и “в”. Действуя на физическую и химическую структуру хромосом, радиация вызывает наследственные изменения мутации.

Многочисленные исследования показали, что эффекты радиоактивного облучения в значительной степени зависят от радиочувствительности организмов, от вида радиации и от режима облучения, т.е. от распределения дозы во времени или от ее мощности. Е.И.Преображенская (1971) изучила радиочувствительность у 700 видов и сортов растений и разделила их по этому свойству на три больших группы: радиочувствительные, выдерживающие дозы облучения от 150 до 250 Гр, среднечувствительные 2501000 Гр и радиоустойчивые более 1000 Гр. По современным представлениям радиоустойчивость-радиочувствительность определяется следующими основными факторами: а) объем и структурная организация генома; б) активность природных защитных и сенсибилизирующих систем; в) уровень активности ферментов репарации; г) гетерогенность клеток и возможность репопуляции (Кузин, Каушанский, 1981).

Наиболее важной особенностью всех загрязнителей окружающей среды является их способность вызывать наследственные измене

s