Самілик В. І., Литвин Л. С.

Глухівський національний педагогічний університет

імені Олександра Довженка, Україна

Деякі аспекти використання рослинних тест-об’єктів (на прикладі Allium cepa) для оцінки токсичності речовин

Поліпшення якості навколишнього середовища, збереження біологічного різноманіття, невід’ємною часткою якого є і сама людина, забезпечення гармонійного функціонування системи «суспільство – природа» лежить в основі стратегії реалізації концепції сталого розвитку. Це у свою чергу породжує потребу вирішення питань здійснення моніторингу та індикації забруднень, визначення рівня токсичності сполук природного та антропогенного походження. Встановлення шкідливого впливу на окремий організм чи екосистему в цілому повинне здійснюватись екологічно безпечним та економічно прийнятним шляхом й забезпечувати достовірність результатів.

Аналіз наукової літератури засвідчує: з метою оцінки рівня забруднень навколишнього середовища застосовують методи біотестування з використанням рослин у якості тест-об'єктів, що вирізняються чутливістю до токсикантів, прості у використанні, а достовірність результатів підтверджуються іншими методиками. Метод біотестування А.М. Крайнова розглядає як «визначення в експериментальних умовах токсичності будь-якого середовища або його здатності забезпечувати нормальне функціонування організмів за встановленими критеріями» [3].

Біологічному моніторингу, з використанням тест-об’єктів, присвячені праці А.Г. Бубнова, А.А. Гущина, Р.І. Бурди, А.М. Крайнової . Відомості про фітоіндикаційні методи відображені в наукових доробка В.І. Артамонова, С.В. Вікторова, Г.Л. Ремезової, У.Д. Меннінг, У.А. Федер та ін.

Біоіндикаційними дослідженнями стану довкілля займалися А. І. Горова, В. П. Бессонова, І. І. Коршиков. Акцент на тому, що тест-об’єкти – це «замінники складних хімічних аналізів, що дозволяють оперативно встановити факт токсичності водного середовища не залежно від того, обумовлена вона наявністю однієї чи цілого комплексу речовин» робить і Л. П. Брагинський [2].

Мета нашої дослідницької роботи полягала у вивченні особливостей використання тест-об’єктів для аналізу різних розчинів на вміст токсичних речовин.

За основу експерименту було обрано методику «Allium test» – використання тест-системи для оцінки мутагенного й токсичного ефектів компонентів хімічної та фізичної природи. Індикатором слугує рослина Allium cepa – Цибуля ріпчаста. «Allium test» рекомендований для дослідження майже всіх хімічних, фізичних та біологічних факторів. Останнім часом він став досить розповсюдженим. Цьому сприяв ряд особливостей: по-перше, рослини зручні для зберігання та догляду, широко розповсюджені й недорогі. По-друге, тест-об’єкт Allium cepa є швидким, легким для застосування, а також високочутливим і відтворюваним. По-третє, чітко простежується взаємозв’язок між змінами на мікро- та макроскопічному рівнях. Макроскопічний ефект (стримування кореневого приросту) є найбільш чутливим параметром. Гальмування росту є наслідком прямих або опосередкованих шкідливих впливів. Мікроскопічне дослідження дозволяє оцінити пошкодження хромосом і порушення поділу клітин, забезпечуючи додаткову інформацію щодо гостроти негативного впливу. Зазначена діагностична система дозволяє виявити ті хімічні речовини, що підсилюють свій токсичний ефект у процесі метаболізму. Наступною особливістю є те, що система має широкий діапазон використання: з метою перевірки хімічної чистоти води, а також інших розчинів.

Біотест може застосовуватися для вимірювання токсичності нерозчинних у воді сполук, якщо вони можуть бути розчинені у відповідному розчиннику, а потім розведені у такій пропорції, що залишкова концентрація не перевищує належних меж.

Автором методики «Allium test» є академік Шведської Королівської Академії Наук, доктор Альберт Леван (1905-1998). У 1929 – 1937 роках науковець вивчав морфологію і набір хромосом у ряду представників роду Allium [6, 5], спираючись на праці таких видатних учених як: Едвард Регель, Едуард Страсбургер, Генріх Шаффнер, Георг Тішлер, Григорій Левицький та багатьох інших. Результати тривалих досліджень та аналіз наукової літератури дозволили А. Левану зробити висновок про ефективність використання цієї рослини у процесі біоіндикації [5]. У 1973 р. Шведська Королівська Академія Наук визнала «Allium test» найоптимальнішим для стандартного скринінг-тесту, а у 1985 р. члени ВООЗ включили цю методику в перелік стандартних токсикологічних тестів [1].

Біотестування різних розчинів нами проводилося саме за цією методикою. Для дослідження ми обрали добірні цибулини Allium cepa (по 32 одиниці, відповідно для контрольної та експериментальної групи на кожну речовину, взяту з метою аналізу) однакових за масою та візуальними показниками. Потім помістили їх у пробірки з відповідними розчинами: проби води з місцевих озер, розчин антибіотика, харчового барвника, газованого напою, підсилювача смаку. Експеримент тривав 4 доби.

Токсичність шкідливих речовин було оцінено нами за здатністю стримувати ріст і розвиток рослин. Найбільш чутливим показником до негативної дії забруднювачів на рослини є уповільнення їхнього кореневого росту, оскільки клітини зони меристеми чутливі до негативного впливу факторів зовнішнього середовища.

На останньому етапі, зрізавши коріння під основу, виміряли їхню довжину (за винятком пошкоджених і поодиноких найдовших та найкоротших). Наступний крок – обчислення середнього значення довжини корінців кожної цибулини з експериментальної та контрольної груп кожної серії. Підрахували (у відсотках) середнє значення приросту корінців для всієї вибірки як в експериментальній, так і контрольній групах. Статистичну обробку достовірності результатів проводили з використанням дисперсійного аналізу.

І_т = (І_k – І_е) : І_k

Індекс токсичності (Іт) речовин визначали за формулою:

де І_k – показники довжини корінців рослин контрольної групи, І_е – показники довжини корінців рослин експериментальної групи.

Фітотоксичний ефект, що становить 65 % – 80 %, а отже відповідає високому рівню, мають розчини харчового барвника, підсилювача смаку, газованого напою. Вищий за середній рівень (індекс токсичності становить 55 %) було зафіксовано в розчині антибіотика. Відсутня або слабка токсичність (10 % – 18 %) характерна для проб води, взятих у місцевих озерах.

Отже, тест-об’єкт Allium cepa є гарним індикатором токсичності й може бути з легкістю використаний для досліджень студентами, викладачами, вчителями та іншими природодослідниками. Описана методика – ефективна, швидка, наочна та достовірна. Перспектива подальших досліджень полягає у визначенні екологічної валентності Allium cepa по відношенню до певної групи токсикантів, що дозволить розшири інформативність методики.

Література:

1. Арефьев В. А. Англо-русский толковый словарь генетических терминов / В. А. Арефьев, Л. А. Лисовенко. – ВНИРО, 1995. – 407 с.

2. Брагинский Л. П. Интегральная токсичность водной среды и её оценка с помощью методов биотестирования / Л. П. Брагинский // Гидробиол. журнал. –1978. – № 1. – С. 77 – 83.

3. Екологічна енциклопедія : (у 3-х т.) / [Редколегія: А.В. Толстоухов (головний редактор) та ін.]. – К. : Центр екологічної освіти та інформації, 2007. – С. 90.

4. Fiskesjо G. The Allium Test as a standard in environmental monitoring / G. Fiskesjо // Hereditas. – 1985. – Т. 102. – С. 99 – 112.

5. Levan А. The influence on chromosomes and mitosis of chemicals, as studied by the Allium test / А. Levan // Heredias. – 1949. – № 35. – С. 325 – 337.

6. Levan А. Zahil und Anordnung der Chromosomen in der Meiosis von Allium / А. Levan // Heredias. – 1929. – № 13. – С. 80 – 86.