Анализ кариотипа Lycopus europaeus L Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №9/2015 ISSN 2410-6070

здоровья населения, проведены мероприятия по замене грунта, вынужденной дезинфекции и дезинвазии почвы.

Выводы.

В формирование техногенного загрязнения и медико-экологической напряженности городской среды существенный вклад вносят автотранспортная нагрузка и промышленность, о чем свидетельствуют наиболее частые превышения ПДК загрязняющих веществ в воздушной среде в мониторинговых точках контроля, расположенных на уличных магистралях с интенсивным движением (ул. 20 лет Октября, 94 -8,6% проб; Московский пр., 36 - 7,3% проб) и вблизи крупных промышленных предприятий Левобережного промузла (ул. Героев Стратосферы, 8 - 8,4% проб), при относительно благополучной ситуации в северной непромышленной части города (мониторинговая точка ул. Дарвина, 1 - 0% проб с превышением ПДК). Прослеживается «отклик» показателей качества атмосферного воздуха на санитарнохимическом состоянии почвы. Так, в мониторинговой точке на Московском проспекте зарегистрированы превышения ПДК содержания тяжелых металлов в почве (свинец, цинк, медь).

Список использованной литературы

1. Виноградов П.М., Куролап С.А., Клепиков О.В. Геоинформационное обеспечение медикоэкологического мониторинга городской среды (на примере города Воронежа) // Вестник Воронежского гос. университета. Серия География. Геоэкология. - 2014. - №4. - С.39 - 48.

2. Экологическая оценка и картографирование состояния городской среды: Сб. науч. статей / под общ. ред. С.А. Куролапа и О.В. Клепикова. - Воронеж: Изд-во «Цифровая полиграфия», 2014. - 167 с.

© О.В. Клепиков, 2015

УДК 575.853.316.7.576.316.7.582

М. Ф., Козак, д. б.н., профессор, Астраханский государственный университет Р.Т. Турдугулова, аспирант Биологический факультет, Астраханский государственный университет г. Астрахань, Российская Федерация

АНАЛИЗ КАРИОТИПА LYCOPUS EUROPAEUS L.

Аннотация

Хромосомный набор Lycopus europaeus L. ( Lamiaceae) популяций Астраханской области характеризуется числом 2n=22, включает 4 пары (II, VI, VIII, X) субметацентриков и 7 пар (I, III-V, VII, IX, XI) метацентриков. Средняя суммарная абсолютная длина диплоидного набора хромосом составляет 39,1±1,72 мкм (C.V= 18,2%).

Ключевые слова

Зюзник европейский, кариотип, формула кариотипа, идиограмма хромосом.

KARYOTYPE ANALYSIS OF LYCOPUS EUROPAEUS L.

Kozak M.F., Turdugulova R.T.

The karyotype L. europaeus in the Astrakhan region is characterized by a diploid number of chromosomes is 2n = 22). In the investigated populations ofL. europaeus chromosome set comprises 4 pairs (II, VI, VIII, X) submetacentrics and 7 pairs (I, III-V, VII, IX, XI) metacentrics. The average total absolute length of the diploid number of chromosomes is 39,1 ± 1,72 mkm, CV= 18,2%.

38

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №9/2015 ISSN 2410-6070

Keywords

Lycopus europaeus L., family Lamiaceae, karyotype, karyotype formula, ideogram, identification of chromosomes,

morphometric parameters of the chromosomes.

Введение. Открытие ряда полезных свойств зюзника европейского [3, с 117] привлекает внимание исследователей различных направлений к изучению популяций растений этого вида. Место обитания зюзника европейского в Астраханской области - берега водотоков, опресненных ильменей, встречается нередко в ассоциациях с тростником обыкновенным (Phragmites australis (Cav.) Trin ex Steud, иногда рогозом (Typha angusttifolia L.) (рис.1). Наши исследования, а также данные других авторов [1, с. 468, 8, с. 362 и другие] показали, что диплоилный набор хроиосом данного вида характеризуется числом 2n=22. Однако, существует проблема идентификации хромосом и составления идиогаммы L. europaeus, как и других мелкохромосомных объектов. В этом плане значительную помощь может оказать использование компьютерных программ анализа изображений метафазных хромосом, способных выявить любые морфологические отличия хромосом различных гомологичных пар и расположение центромерной зоны.

Рисунок 1 - Зюзник европейский в ассоциации с тростником обыкновенным

не испытывает угнетения

Материал и методы. Анализ хромосом проводили на метафазных пластинках, полученных на основе исследования митоза в клетках апикальной меристемы зародышевых корней. Для цитологического анализа собирали семена с растений по берегам ерика Солянка Астраханской области в период их созревания (середина июля - конец августа 2012 г). Проращивание семян этого вида для цитологического анализа [5, с. 150] и наблюдения показали, что семена зюзника европейского популяций жаркого юга Астраханской области имеют длительный период покоя (с сентября по июнь следующего года). Проросшие семена получили лишь в июне, через год после их сбора. Зародышевые корешки, длиною 0,7-1,0 см, фиксировали ацетоалкоголем с 12 до 13 часов в период максимальной митотической активности клеток апикальной меристемы [9, с.364]. Изучение кариотипа проводилось на метафазных пластинках, на препаратах, окрашенных ацетокармином и ацетожелезогематоксилином [7, с. 93], с использованием предобработки колхицином для выявления центромерной зоны. Анализ препаратов осуществлялся под микроскопом «NICON» при увеличении 16^40 и 16x100. Фотографии с микропрепаратов получены с помощью цифровой фотокамеры Canon Power Shot SX 130 IS. Тип файла «JPG». Анализ цифровых изображений микропрепаратов проводился с помощью компьютерной программы «ABBYYY FneReader 7.0 Professional» и «ABBYYY FneReader 12 Professional». Кариотипирование хромосом проводилось при использовании компьютерной системы Видео ТестКарио 3.1. (с программным обеспечением на базе Windows 2000, XP). Объем репрезентативной выборки проросших семян составлял 50-60 и более штук. Число хромосом определяли на 30 метафазных пластинках. Кариотип анализировали на 17 метафазных

39

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №9/2015 ISSN 2410-6070

пластинках без наложения хромосом, которые идентифицировали, зарисовывали, фотографировали и строили идиограмму хромосом. Измерение параметров хромосом проводилось в соотношении с размерной линейкой, цена деления которой равна 3,1 мкм. Классификацию типов хромосом проводили согласно рекомендациям В.Г. Грифа и Н.Д. Агаповой [2, с. 1280, 4, с. 550]. Для морфометрического анализа использовали фотографии метафазных пластинок [6, с. 119]. Характеристику кариотипа проводили по следующим признакам: соматическое число хромосом (2n); абсолютная длина хромосом (La, мкм); суммарная длина хромосом набора (ELa, мкм); относительная длина хромосом (Lr, %) - отношение абсолютной длины хромосомы к сумме длин всех хромосом ядра; центромерный индекс (Iе, %) -отношение абсолютной длины короткого плеча к длине всей хромосомы. Для сравнения морфометрических показателей выделенных групп хромосом использовали t-критерий Стьюдента.

Результаты. На основе хромосомного анализа более 17 метафазных пластинок исследована структура кариотипа L. europaeus. Диплоидный набор хромосом L. europaeus включает 22 хромосомы (рис.2,3). Суммарная абсолютная длина диплоидного набора варьирует от 26,4 до 50,4 мкм. Средний показатель этой величины равен 39,1±1,72 мкм (коэффициент вариации, CV, составил 18,2%). Для построения поликариограммы на основании использования показателя степени спирализации хромосом было отобрано 15 пластинок в интервале L=30,0 - 50,0 мкм.

2

Рисунок 2. 1. - Хромосомы L. europaeus., окрашенные ацетокармином

Рисунок 2.2. - Хромосомы L. europaeus, окрашенные ацетожелезогематоксилином.

Увел. 16 х 100. Цена деления равна 3,1 мкм

На поликариограмме (рис.4) область точек «больших» метацентрических хромосом I пары отчетливо видны. Параметры этих хромосом следующие: La =1,5-3,1 мкм; Lr =5,7-6,2 %; Iе =33,3-45,2 %. Области точек II пары хромосом хорошо идентифицируются и имеют следующие параметры: La =1,4-2,8 мкм; Lr =5,3-5,6%; Iе =35,7-39,3%. Область точек, соответствующая III и IV парам хромосом, имеет следующие параметры: La=1,3-2,7 мкм; Lr =4,9-5,4%; Ie=38,5-42,3%. Области точек, соответствующие V-

40

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №9/2015 ISSN 2410-6070

IX парам хромосом, не идентифицируются и образуют одну группу с близкими параметрами: La =1,1—2,4 мкм; Lr =3,7-4,8%; Iе =36,4-41,7%. Хромосомы X и XI пар на поликариограмме выделяются отдельно. X пара - La =1,2-1,8 мкм; Lr =4,0-4,1%; Iе =33,3-38,9%. XI пара - La =0,9 - 1,4 мкм; Lr =3,0 - 3,1%; Iе =33,3-35,7%. Хромосомы идентифицировали по значению центромерного индекса, как субметацентрические (Iе от 30,1 до 40,0%) и метацентрические (!еот 40,1 до 50,0 %).

Рисунок 3 - Вариация степени спирализации хромосом L. europaeus . Штриховой линией ограничен интервал пластинок, отобранных для поликариограммы

7 т

о

и

О

S

о

а.

х

СЙ

л

ч

о

н

я

и

О

я

н

О

6 -

5 -

4 -

3 -

25,0 30,0 35,0 40,0 45,0

Центромерный индекс, %

♦

♦

50,0

Рисунок 4 - Поликариограмма L. europaeus

В кариотипе II, VI, VIII, X пары хромосом идентифицировали, как субметацентрические, I, III-V, VII, IX и XI пары хромосом - метацентрические. Морфометрические параметры хромосом L. europaeus представлены в табл. 1. Различия морфометрических параметров хромосом достоверны (p<0,05):

> по абсолютной длине - между I и III-VI, II и IV-VI; VIII и III, IV, X, XI; VII и II, III, X; IX и IV-VI, XI; X и V, VI парами хромосом;

41

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №9/2015 ISSN 2410-6070

> по относительной длине между II и I, III; IV и V; VII и VI, VIII; IX и VIII, X; X и XI парами

хромосом;

> по центромерному индексу между X и I, V, IX; II и I, V, IX парами хромосом.

Морфометрические параметры хромосом L. europaeus

Абсолютная длина La, мкм Относительная длина Lr, % Центромерный индекс Iе, %

№ хромосом Тип М±т CV,% М±т CV,% М±т CV,%

I M 2,3±0,11 20,3 5,9±0,13 9,4 41,6±1,39 13,8

II S 2,1±0,10 19,2 5,5±0,11 8,6 38,3±1,21 13,0

III M 2,0±0,10 20,0 5,1±0,05 4,3 40,3±1,44 14,8

IV M 1,9±0,08 18,6 4,8±0,05 4,3 40,6±0,98 10,0

V M 1,8±0,09 19,6 4,6±0,05 4,5 41,4±0,66 6,6

VI S 1,8±0,08 19,0 4,5±0,04 3,3 38,9±1,43 15,2

VII M 1,7±0,08 20,4 4,3±0,05 5,2 41,2±1,34 13,4

VIII S 1,6±0,08 20,0 4,2±0,06 6,0 39,9±0,89 9,2

IX M 1,5±0,07 19,9 4,0±0,07 7,4 41,2±0,96 9,6

X S 1,4±0,06 18,5 3,7±0,10 10,6 38,6±0,91 9,7

XI M 1,3±0,06 19,6 3,4±0,09 10,7 40,5±1,31 13,4

Таблица 1

Примечание. Средняя суммарная абсолютная длина диплоидного набора хромосом 39,1±1,72 мкм. La -абсолютная длина хромосом, Lr - относительная длина хромосом, - центромерный индекс, CV-коэффициент вариации, М±т - среднее арифметическое ± ошибка репрезентативности

Рисунок 5 - Идиограмма хромосом L. europaeus

Анализ варьирования морфометрических признаков хромосом показал, что наименьший коэффициент вариации соответствует относительной длине VI пары хромосом (3,3%), наибольший -абсолютной длине I пары хромосом (20,3%). Признаки абсолютной длины хромосом варьируют на среднем уровне, признаки центромерного индекса- на среднем и низком уровне. Суммарная длина диплоидного набора по всем изученным метафазным пластинкам в зависимости от степени спирализации хромосом, варьирует на среднем уровне (18,2%). Использование программы хромосомного анализа ВидеоТесТ Карио-3.1, способствовало более точной, объективной идентификации и оценке параметров хромосом при описании кариотипа и построении идиограммы (рис.5). В результате установлено, что кариотип L. europaeus представлен метацентрическими и субметацентрическими хромосомами, среди которых:

> I (первая) пара - большие («длинные»), метацентрические хромосомы с медианной центромерой;

> II, VI и VIII пары - средние, субметацентрические хромосомы

> III-V, VII пары - средние, метацентрические хромосомы с медианной центромерой;

42

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №9/2015 ISSN 2410-6070

> IX и XI пары - малые (короткие), метацентрические хромосомы с медианной центромерой,

> X пара хромосом малые, субметацентрические хромосомы с субмедианной центромерой.

На основе проведенного анализа составлена формула кариотипа L. europaeus:

K=2n=22=2i1Lm+3Ms+4Mm+2Sm+1Ss)

Таким образом, хромосомный набор L. europaeus содержит: 4 пары (II, VI, VIII, X) субметацентриков и 7 пар (I, III-V, VII, IX, XI) метацентриков. Наименьший коэффициент вариации соответствует относительной длине VI пары хромосом (3,3%), наибольший - абсолютной длине I пары хромосом (20,3%). Признаки абсолютной длины хромосом варьируют на среднем уровне, признаки центромерного индекса -на среднем и низком уровне. Пары гомологичных хромосом, несмотря на их малые размеры, достаточно четко различаются между собою и идентифицируются при компьютерном анализе изображений.

Список использованной литературы

1. Агапова, Н.Д. Числа хромосом цветковых растений флоры СССР. / Н.Д., Агапова, К.Б. Архарова, Л.И. Вахтина [и др.] / Под ред. акад. А.Л. Тахтаджяна. Л. Наука, 1990. Т.1. 509 с. С. 468

2. Агапова, Н.Д. О хромосомной терминологии / Н.Д. Агапова, В.Г. Гриф // Ботанический журнал. 1981. Т. 66, № 9. С. 1280—1284.

3. Алефиров, А.Н. Антитиреоидный эффект экстрактов Lycopus europaeus L. (Lamiaceae) у крыс с экспериментальным тиреотоксикозом /А.Н. Алефиров, К.В. Сивак //Растительные ресурсы. 2009. Т. 45, вып. 2. С. 117-122.

4. Гриф, В.Г. К методике описания кариотипов растений /В.Г. Гриф, Н.Д. Агапова // Ботанический журнал. 1986. №4. С. 550-553.

5. Козак, М.Ф. Особенности прорастания семян Lycopus europaeus L. в условиях Астраханской области. /М.Ф. Козак, Р.Т Турдугулова, А.Е. Туржанова /Материалы всероссийской научной конференции 24-25 апреля 2014. Астрахань. С. 150-154.

6. Козак, М.Ф. Идентификация хромосом яснотки стеблеобъемлющей (Lamium amplexicaule L.) /М.Ф. Козак, Р.Т. Турдугулова / Евразийский союз Ученых, ЕСУ /Материалы VIII международной конференции: «Современные концепции научных исследований», часть 2. Москва 30 -31 октября 2014г. №7. 2014. С. 119124. ISSN 2575-7999.

7. Пухальский, В.А. Практикум по цитологии и цитогенетике растений / В.А. Пухальский, А.А. Соловьев Е.Д. Бадаева, В.Н. Юрцев. М. КолосС. 2007. 198 с. С.93. (ISSN 978-5-9532-0449-3)

8. Хромосомные числа цветковых растений /сост. З. В. Болховских [и др.]; ред. А.А. Федоров; АН СССР, Ботанический институт им. акад. В. Л. Комарова. Л. Наука, 1969. 927 с. - С. 362-371.

9. Kozak, Margarita. Circadian Rhythm of Root’s Apical Meristem Mitosis Cells of Soybean // Journal of Life Sciences /JLS/ Volume 5, Number 5, May 2011 (Serial Number 37). 2011. P. 364-368. ISSN 1934-7391(Print) ISSN 1934- 7405(Online). DOI: 10.17265/1934-7391/2011.05.

© М.Ф. Козак, Р.Т. Турдугулова, 2015

УДК 57.025

Е. А.Лобачёв, Е. В.Лобачева

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального

образования «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва».

г. Саранск, Российская Федерация

ПОДХОДЫ К ОЦЕНКЕ ОПТИМИЗАЦИИ МЕТАБОЛИЗМА ГИДРОБИОНТОВ НА

БИОХИМИЧЕСКОМ УРОВНЕ.

Аннотация

Рассмотрена проблема оценки эустресса у гидробионтов. Для его оценки предложены некоторые

43