Тұрсынбаева Д.Б., Сейітқазиев Ә.С.

М.Х.Дулати атындағы Тараз мемлекеттік университеті, Қазақстан

 

МИЯНЫҢ ӨСУІ МЕН ДАМУЫНА СӘУЛЕЛЕНУДІҢ ӘСЕРІ

 

  Зерттеудің 80 жылдан астам тарихына  қарамастан  өсімдіктерге радиацияның әсер ету  механизмі  әлі де  толығымен  айқындалмаған және  алуан түрлі  түсіндіріледі.  Аз мөлшерлерде   үдеріс   таңдамалы түрде жинақталатын  физиологиялық маңызды  заттардың  синтезі  жағына қарай  жүреді. Қосымша пероксидаза ферментінің белсенділігі және  тотығу  үдерісі  күшейтіледі, аскорбин қышқылының мөлшері  жоғарылайды, атап айтқанда,  оның  тотығу формалары,  жасуша шырының  осматикалық  қысымы,  моно- және дисахаридтер полисахаридтерге  айналуы  жылдамдатылады, өсімдікке  азоттың, фосфордың, калийдің түсуі, сондай-ақ өсімдіктерде  ақуыздың және  күлді элементтердің жинақталуы өзгереді.

  Н.А.Порядкова, Н.В.Тимофеев-Рессовский, Н.В.Лучник сәулелендіруден  кейін цитоплазмада  болатын  физикалық-химиялық  өзгерістер ядро  қызметінің  бұзылуына,  жасушалық  бөліну  жылдамдығының күшеюіне  әкеп соғады, бұл,  соңында,  өсу  үдерісінің белсенуіне әкеп соғады деп тұжырымдайды.

  Н.А.Порядкованың, Н.В.Тимофеев-Рессовскийдің, Н.В.Лучниктің тұжырымдамасы бойынша  сәулелендіруден кейін цитоплазмада  болатын   физика-химиялық өзгерістер ядроның қызметінің бұзылуына ұшыратады,  жасушалардың  бөліну қарқынын  үдетеді, соның салдарынан  өсу үдерісінің  белсенділігіне әкеп соғады. Ю.Б.Кудряшованың пікірі бойынша, сәулелендірудің әсерінен кейін липид фракцияларында тізбектік реакция  механизмі бойынша  жүретін тотығу реакциялары  күшейеді, бұл  ағзада  қанықпаған  май қышқылдары түріндегі  утты  заттардың жинақталуына  әкеп соғады.

  Радиацияның ағзаға  тікелей әсер  ету  теориясымен қатар жанама әсер ету теориясы ұсынылған.  Бұл теорияда радиацияның  әсер етуінен  өсімдіктерде  қысқа өміршеңді радикалдардың  пайда болумен  судың гидролизі болады,  олар  ағзадағы  әртүрлі алмасу үдерістерін бұза отырып,   әртүрлі  химиялық реакияларға  жеңіл қосылуы мүмкін.

  Н.Ф.Батыгин тәжірибелік материалдардың үлкен санына қарамастан арнайы реакцияны  анықтау  қиын,  ол  тек  иондаушы радиация  үшін  ғана тән болады. Бірақ, сәулелендіруге тірі ағзаның  ең алғашқы рекциясының бірі  протоплазма қасиеттерінің, яғни  оның физикалық-химиялық қасиеттерінің өзгеруі болып табылады деп тұжырымдауға болады.

  З.Бак, П.Александр сәулелендірудің  әсерінен кейінгі  бастапқы  өзгерістер  жасушалық құрылымның  өткізгіштігінің бұзылуына  әкеп соғады  деп болжамдайды.

  А.М.Кузин геномның радиосезгіштігінің және көлемінің, жасушалардың  плоидтылығының, репарацияланушы  жүйенің  белсенділігінің, еркін радикалдар мен антиоксиданттар  деңгейінің,  радиотоксиннің алдындағыларының,  эндогендік тиол   деңгейінің,  табиғи  қорғаныс заттарының нақтылығының арасындағы  өзара байланыстың  бар екендігін көрсетеді және де  радиацияның  ынталандырушы әсерінің механизмін зерттеу  геном белсенділігін  реттеу,  гендердің  тұнжырауын, сонымен жасушалар мен ткандердің  жіктелуі мен дамуының негізінде жатқан   үдерістерін іске қосушы  бірігу әсерлері  деңгейіндегі  радиацияны  анықтау мәселелерін алға қояды.

  Көптеген  отандық және шетелдік  авторлар  зерттеулері  иондаушы реакцияның әсері  тұқымға  сәулеленуі кезінде оған дейін және одан кейін  әсер етуші  өте қиын  факторлар кешенінің  функциясы болып табылатынын көрсетті .

  Фотобиологияны және радиациялық биохимияны дамыту  тірі ағзаларға   радиацияның биологиялық әсерінің механизміндегі  маңызды  жаңалықтарға келтірді. Осының бастапқы  кескіні өсімдіктердің фотосинтетикалық  бейімделу   болжамында орын алды [1].

Заполярьеде  өсімдіктерді  инфрақызыл және ультракүлгін сәулелермен  қосымша  жарықтандыру бойынша жүргізілген  зерттеулер  тіршілік әрекетінің әр түрлі  үдерістеріндегі  фотосинтетикалық белсенді емес  жарықтың  кванттарын тиімді  пайдалану туралы  шешімге келтірді. Жұмыстармен ультракүлгін сәулелердің әсерінен  тұқымдарда  серкін радикалдардың  пайда болатыны  анықталды. Тұқымдарды ультракүлгін  сәулелендіру,  осы тұқымдардан өсіп шыққан   өсімдіктердегі  күшті  биохимиялық  өзгерістерге ұшыратады.

  А.П.Дубров тұқымдарға ультракүлгін радиациялардың  биологиялық әсері  екі үдерістен тұратынын;  денелер мен эноспермаларға   ұзын толқынды  ультракүлгін радиацияның  тікелей әсерін және ағзалардағы тиісті  фотохимиялық өзгерістері бар және   радиациялық  бұзылу  өнімінің пайда болуымен  қабықтың жоғары қабаттарына  қысқа толқынды  ультракүлгін  радиацияның  радиациялық әсерін  атап көрсетті.  Мұнда   өсу гормондары үлкен  мәнге ие бола алады, атап айтқанда, олар бірқатар  цитоплазмалық және  гидролиздік  ферменттердің (α және β-амилаза, пептидаза, протеиназа) индукцияларына   әсер етеді  және  өсімдіктің  болашақта  өсуіне  әсерін тигізеді.

  Лазерлер  тек бір спектрлі  желінің немесе қатаң  айқындалған түстің ғана сәулеленуін генерациялай алады. Және осы сәулені  монохроматикалық деп атайды.  Және де  лазер сәулесінің  өте ерекше қасиеттері бар – монохроматикалық,  поляризация, когеренттік,  қуаттың  жоғары тығыздығы, олар  оны барлық  айқындалған  жарық  көздерінен  ерекшелендіреді мақтадағы  лазерлік  сәулелендірудің  мутациялық әсерін зерттей отырып,  тұқымдарды  егу алдында  көрінбейтін лазермен  сәулелендіру  өсімдікке  ынталандырушы  әсерін тигізеді,  дегенмен кейінгі  өркендерде, ол басқа физикалық факторлардың әсерінде мақтаға тән  мутацияланудың бүкіл  спектрін индукциялайды.  Осы мөлшерлер  сондай-ақ   пайдалы мутациялардың   шығуына әсерін тигізеді,  олар селекцияға арналған  бастапқы материал ретінде  қызмет  ете алады [2].

  Лазерлік сәулелер  өздері  кіре алатын  ортаның  қасиеттерін  өзгерту  мүмкіндіктері бар жарықтың күшті  көздері болып табылады.  Осыған байланысты  лазер  көптеген  салаларда  кеңінен қолданылады.  Біршама  зерттеулерде  өсімдік нысандарына  лазерлердің  әртүрлі типтерінің әсері көрсетілген, олардың тұқымдарының егу сапасын, бойын және  дақылдардың  өнімділігін  ынталандыру  сияқты, сондай-ақ  оларды  басу  әсері  туралы  айтылған.

  Лазерлік сәулелер  жасушаға және оның генетикалық аппаратқа әсер етеді. Лазерлік  радиацияның  зақымдаушы  әсері  белгілі ұзындықтағы  толқындарды жұту мүмкіндігі бар  жасушадағы  органоидтардың нақытылығымен  шартталады деп есептеледі: демек,  неодимдік және  рубиндік лазерлер алдымен жарғақшаның митохондриясын және  эндоплазмалық  желісін зақымдайды. Жасушаның компонеттеріне – митохондрияға, хромосомаға және бөліну ұршығына жергілікті,  талғамалы  әсер етуі мүмкін.  Тұқымдардың өскіндерін лазермен сәулелендіргеннен кейін  хромосомалық абберация табылған.  Генетикалық әсер  сәулеленген жасушалардағы  физиологиялық-биологиялық өзгерістермен – нуклеин қышқылдарының және пигменттердің синтездерінің бұзылуымен,  фотосинтездің және  тыныс алудың  қарқындылығының өзгеруімен байланыстырылған [3].

  Тұқымдарды егу алдында сәулелендірудегі  ынталандырушы әсер ішкі құрылымның, қабықтың және жарғақшаның зақымдануының нәтижесінде  пайда болады, осыған байланысты  бірқатар ферменттер белсендіріледі,  тотығушы ферментативтік үдерістер күшейтіледі, тұқымдардың  құнды затарының тез жұмылдырылуы басталады, бұл сәулеленген тұқымдардың жақсы  өсуіне,  өскіндердің  жылдам дамуына және олардың  жақсы  үдеуіне ықпал етеді .

  Сәулеленудің әсерінен кейін өсімдіктерде  болатын өсы  өзгерістердің  тізбегін  түсіндіруші   біртұтас  болжам әлі де жоқ.   КСРО  Ғылым Академиясының  корреспондент-мүшесі  А.М.Кузин дамытқан  құрылымдық-метоболизмдік  болжамы осы құбылыстар  тізбегінің  ең жақын түсіндірмесі болып табалады. Бірақ,  оның негіздемесі  ретінде  ол  өсімдіктердегі радиациялық сәулеленуден кейінгі  болатын  көптеген белгілі үдерістерді тізбектеді. Осы тізбекпен  барлығы келіскен,  бірақ,  олардың қалай  пайда болатыны және бір бірімен байланысы  түсініксіз [4.5].

  Радиацияның аз мөлшерінің өсімдіктерге генетикалық әсерін түсіндірмеу осы болжамның  сондай-ақ әлсіз кезеңі болып табылады. Өсімідктердегі лазерлік және ультракүлгін ынталандырушы мөлшерінің  кейінгі ұзақ әсерін  ол    жалпы түсіндірмейді. Осыған байланысты өсімдіктерге төмен қуатты  сәулеленудің  ұзақ әсерінің  нақтылығын  біздер эксперименталдық  дәлелдеу әрекетін, және де «инициация» болжамының  негіздемесін жасаған болатынбыз.

  Біз  зертханалық  жағдайда сәулеленген және бақылаудағы тұқымдардың  өсу және даму үдерісін бақылау кезінде,  ынталандырушы 1,0 және 5,0 Грей мөлшерінде сәулеленген тұқымдардарда, екінші күні  бүршік бөртуінде 1,0-1,5 есе айырмашылығы байқалады, үшінші күні  тұқымның қабығы жыртылып, бүршік жарып шығадындығын айқындадық.  Бесінші күні тамырдың өсуі, алтыншы күні  гипокотильдің  өсуі мен дамуы басталады,  сегізінші күні – тамыр  белі мен тамыры өседі.

  Бақылау нұсқасында  бүршіктің бөрту фазасы  үшінші күні,  жарып шығу фазасы  - төртінші күні,  алтыншы күні  тамырдың  өсуі басталған,  жетінші күні  гитоктильдің өсу фазасын және оныншы күні  тамыр белінің және тамырдың  өсу фазасы  бақыланған.

  Мияның сәулеленіп  кептірілген тұқымдарының өскіндігі,  бақылаудағы нұсқаға қарағанда, жылыжай  жағдайы сияқты,  ашық топырақта да  жоғары. 1,0 және 5,0 Грей  мөлшеріндегі  рентгендік және гамма-сәулелердің әсерінен кейін  тұқымдардың  өскіндігі, бақылаудағы тұқымдармен салыстырғанда,  орташа есеппен   20-60 % ұлғаяды. 2,5-тен 10 Грей мөлшері  көлемінде  сәулеленген  тұқымдардың өсуінің жоғарылығы   бақылаудағы  нұсқадан орта есеппен 60 %-дан    астам болады.

Миядағы сәулеленудің   ұзақ уақыт  әсер етуі  және өсімдікті  сәулелендіруден кейінгі  әсерінде   метоболизмдік және  физиологиялық сипаты   орын  алатын  созылмалы  өзгерістердің  толық спектрі  осы болжамға  үйлеседі. «Инициация» болжамына сәйкес  жүйе бойынша  қуатты  ауыстыру және оны сырттан алу (көрітентін спектр ғана емес), соның ішінде  өте әлсіз және  ақпараттық сәулелендіру қарапайым құбылыс. Ол жасушаның, ағзаның, өсімдіктің  қуаттылық жүйесін зерттеудің  нысаны ретінде енгізеді. Осымен,  соңғы онжылдықтағы  молекулярлық-биологиялық  зерттеулердегі қисынсыздықтарды жойды [6].

Қорыта келгенде, радиациялық, лазерлік және ультракүлгін  сәулелендірулердің  әсері  метаболизмдік және  қуаттық сипатының  өзгеруінің кең  шеңберіне  әкеп соғады.          Өсімдіктерде жарғақшаның  өткізгіштігінің өзгерісі  байқалады,  олардың бүтіндігі   бұзылады,  әртүрлі  қосылыстардың құрамы өзгеріске ұшырайды,   еркін радикалдық қосылыстар  жинақталады,  генетикалық  зақымданулар  байқалады, ақуыз синтезінің  регуляциясы  геномның  экспрессиясы өзгереді.

 

Әдебиеттер:

1.    Сарсенбаев К., Хайаши Х., Гишо Х., Абдрахманов О. «Биохимические особенности популяций глицирризинсодержащих видов солодки Казахстана»,  Алматы, 2002, С.177.

2.    Худайбергенов Э.Б. Биологическая и хозяйственная характе­ристика видов солодки Казахстана. Алма-Ата, "Наука", Каз.ССР, 1990, С.113.

3.    Методика определения запасов лекарственных растений. М., 1986, С.52

4.    Худайбергенов Э.Б. Запасы и распространение солодки в среднем течении Сыр-Дарьи. Труды Института ботаники АН КазССР, т.13, 1962, С. 181 – 188.

5.    Мальцева И.И. Glycyrrhira uralensis Fisch и ее формы.// Бот. материалы гербарии института ботаники АН КазССР. Алма-Ата, 1977, С.52-58.

6.    Михайлова В.П. Солодковый корень и его использование в народном хозяйстве// Вестн. АНКазССР, 1960.-№3.- С.40-44.