Надклітинні механізми онтогенетичної радиоадаптації у рослин

На 4 добу після декапітації спостерігали стимуляцію утворення коренів за параметрами кількості бічних коренів (180 % від контролю), середньої довжини бічних коренів (117 %) і сумарної довжини бічних коренів (140 %) і було прийнято рішення опромінювати відповідні варіанти проростків тест-дозою. Видно, що опромінювання проростків з декапітованим корінням тест-дозою у момент стимуляції утворення бічного коріння виявило їх більш високий рівень радіостійкості в порівнянні з недекапітованим (інтактним) корінням. Інакше кажучи, декапітація коріння, яка індукувала регенераційний процес, спричинила радіоадаптуючий ефект.

Виживаність бічних коренів інтактного варіанту склала 45 %, а декапітованого - 62 %, що однозначно свідчить і по цьому параметру про більшу радіостійкість (радіоадаптованість) декапітованого варіанту.

Слід особливо відзначити, що тест-вплив здійснювався в мить, коли коренева система дослідного (адаптованого) варіанту мала більшу кількість реагуючих елементів (в даному випадку - бічних коренів) і більші значення рівнів їх параметрів. Інакше кажучи, однією з умов переходу системи в стан підвищеною радіостійкості є наявність додаткових елементів (клітин, коренів тощо).

Аналіз зразків апікальних меристем бічних коренів контрольного і дослідного варіантів показав, що на момент застосування тестуючого опромінення МІ клітин меристеми бічного коріння контрольного варіанту складав 1,5 %, а декапітованого - 3,4 %, тобто майже в 2,3 рази перевищував контрольне значення. З одержаних даних виходить, що в модифікованому за допомогою декапітації корінні створюються на певному етапі цито- і гістологічні умови для підвищення рівня значень ростових параметрів, зокрема, стимуляції росту.

Вивчення ефективності фракціонування гострого гамма-опромінення інтактних і декапітованих проростків. Вивчення ефективності фракціонування гострого гамма-опромінення бічних коренів інтактних і декапітованих проростків гороху було заплановано з метою визначення ефективності роботи системи ферментативної репарації в клітинах апікальних меристем бічних коренів. Передбачалося, що ефективність репараційного відновлення не буде істотно модифікована у декапітованих варіантів, а може бути навіть, навпаки, знижена, внаслідок зростання проліферативної активності, як ми показали вище.

У декапітованих варіантів ефект фракціонування по цьому параметру значно менше. Останню обставину можна пояснити прискоренням клітинних поділів, що мінімізує можливий внесок модифікованої ферментативної репарації в забезпеченні позитивного радіоадаптуючого ефекту декапітації. Аналогічні результати одержані і за іншими ростовими параметрами.

Таким чином, ми одержали експериментальне підтвердження тому, що у модифікованих за допомогою декапітації головного коріння проростків на фоні підвищення радіостійкості, істотно знижена здатність до репарації сублетальних пошкоджень. Одержані факти дозволяють зробити висновок про такий механізм радіоадаптивного ефекту декапітації, в якому визначальну роль виконують надклітинні механізми. Додаткові порівняльні дослідження цито- і гістологічних параметрів клітин апікальних меристем бічного коріння інтактних і декапітованих проростків ще раз підтвердили цей висновок.

Вивчення гістологічних і цитологічних параметрів меристематичної зони бічного коріння інтактних і декапітованих проростків. Як ми встановили в модифікованому за допомогою декапітації кореня створюються умови, що стимулюють його ростові параметри. Ми припустили, що на момент застосування тест-впливу модифіковані варіанти могли мати суттєво більшу кількість реагуючих елементів (насамперед, клітин), які здатні забезпечити підвищений рівень радіорезистентності.

Визначали МІ клітин апікальних меристем бічного коріння (АМБК) інтактних і декапітованих проростків. На 4-у добу після декапітації МІ декапітованого варіанту складав 125 % від контрольного. Співставлення об'ємів АМБК дослідного і контрольного варіантів показало, що перший складав 114 % від контрольного, що з огляду на однакові розміри клітин вказаних варіантів, означало наявність істотно більшої кількості клітин в АМБК декапітованого варіанту.

За рахунок чого при більшій кількості клітин забезпечується більший рівень радіостійкості (радіоадаптовіаності)? З одного боку, вона може бути обумовлена більшою вірогідністю збереження мінімально необхідної кількості клітин для відновлення функцій меристеми (Гудков, 1985), а, з другого - більша кількість клітин могла забезпечити більш інтенсивні міжклітинні взаємодії на пострадіаційному етапі відновлення.

Вивчення радіотерапевтичної дії декапітації апекса головного кореня. Існує достатньо великий експериментальний матеріал, який вказує на рівну ефективність схем типу "модифікуючий фактор - тест-фактор" і "тест-фактор - модифікуючий фактор", коли обидва фактора є інгібуючими (Кузин, 1983). Виходячи з вищесказаного, зроблена спроба перевірити це у випадку, коли модифікуючим фактором виступає адаптуюча доза.

Неважко бачити значний терапевтичний ефект декапітації апекса коренів (адаптуюча доза) після тест-опромінення. Особливо значний позитивний модифікуючий ефект пострадіаційної декапітації спостерігався за параметром “маса сухої речовини” (223 % від контрольного рівня). Фактично, у даному випадку ми мали справу з терапевтичною дією декапітації, яку можна умовно назвати “зворотною адаптацією”. Подібно прямій (ординарній) адаптації у разі зворотної адаптації також спостерігається її транзитивний характер, тобто з часом значення параметрів дослідного варіанту наближаються до відповідних значень контрольного варіанту.

Декапітація, як виявилося, є не єдиним способом пострадіаційної позитивної модифікації. Аналогічна “терапевтична” картина спостерігалася нами в експериментах з проростками квасолі і енотери, коли в ролі “терапевтичного” впливу виступало теж іонізуюче випромінювання. Звертає на себе увагу факт співпадіння кривих, що описують радіоадаптацію, ефект якої отримали за загальноприйнятою схемою, і “зворотну адаптацію”, ефект якої отримали за схемою, коли тест-опромінення передує адаптуючій дозі.

Чим можна пояснити “терапевтичний” ефект пострадіаційної декапітації? Очевидно, що ця процедура якимсь чином впливає на роботу відновлювальних систем, що забезпечують в пострадіаційному періоді певні рівні структурно-функціональних параметрів опроміненої рослини. Проте залишається неясним, які саме відновлювальні системи і яким чином задіяні в такій модифікації. Можливо, що декапітація викликала тимчасову затримку утворення бічного коріння, завдяки чому створювались умови для більш повного відновлення. Не виключено також, що опромінення не впливає на ефект зняття апікального домінування і він проходить практично так, як у неопромінених рослин.

Таким чином, можна зробити наступний висновок: незмінність розміру кліток меристеми, вищий мітотичний індекс її клітин і її більший об'єм, відсутність ефекту фракціонування дози гострого опромінювання і збільшення плеча на кривій дозової залежності росту бічного коріння декапітованих проростків, дозволяє пояснити радіоадаптаційну дію декапітації головного кореня наявністю додаткового числа реагуючих елементів. Іншими словами, має місце надклітинний механізм радіоадаптації в умовах стимуляції клітинно-репопуляційних і регенераційних процесів.

ВИСНОВКИ

Теоретичною основою роботи є положення щодо можливості визначального зв'язку стану адаптації біологічних систем зі станом їх стимульованості та існування багаторівневих механізмів радіоадаптивної відповіді.

Вивчено ефекти гормезисної дії разового та хронічного опромінення з урахуванням характеру розподілу радіоактивності в критичних тканинах рослин. Встановлено, що при хронічній дії іонізуючого випромінювання від інкорпорованих в тканинах радіонуклідів ¹³⁷Cs і ⁹⁰Sr, проростки, що ростуть на радіоактивному розчині, послідовно піддавались впливу іонізуючого випромінювання від нейтральних доз, через стимулюючі (гормезисні) їх ріст дози і закінчуючи дозами, що тимчасово пригнічують, та летальними. Виявлені відмінності (на два порядки) ізоефективних питомих активностей ¹³⁷Cs і ⁹⁰Sr пояснюються різними значеннями коефіцієнтів накопичення цих радіонуклідів кореневою системою проростків і різними ділянками кореня, в яких відбувається переважне накопичення радіоізотопів цезію (у меристематичній зоні кореня) і стронцію (у зоні розтягування кореня).

Виявлено вертикальну гетерогенність розподілу радіоцезію в головному корені проростків, що дозволило істотно уточнити величину поглинених меристемою кореня доз від інкорпорованого радіоцезію. Встановлено також подібний характер розподілу радіоцезію по зонах кореня проростків, що культивувались в умовах водної і ґрунтової культур. Встановлено, що коефіцієнт накопичення радіоцезію в меристематичній зоні може досягати декількох десятків тисяч одиниць, що вказує на можливість формування своєрідних біологічних "гарячих частинок" в апікальних кореневих меристемах.

Встановлено можливість на організменно-популяційному рівні прояву гормезисних ефектів посилювати (стимулювати) здатність рослин накопичувати радіонукліди за допомогою варіювання щільності вирощування рослин, передпосівного гострого гамма-опромінення насіння та обробки його солями стабільних аналогів радіонуклідів.

На основі даних про можливість керування (зокрема підсилення) процесом нагромадження радіонуклідів рослинними структурами запропоновано новий метод очищення водних середовищ, забруднених радіонуклідами, заснований на використанні значної поглинальної здатності кореневої системи наземних рослин в умовах водної культури. Запропонований спосіб був випробуваний у лабораторних умовах і в умовах натурного експерименту в 10-км зоні ЧАЕС. Метод виявився ефективним для очищення води від радіостронцію і радіоцезію. Показана ефективність відповідно адаптованого методу для деконтамінації радіонуклідних забруднень ґрунтів.

Встановлено, що стимуляцію (гормезис) слід розглядати як одну з фаз реакції біологічного об'єкта на пошкоджуючу дію чинника. Для стимуляції є характерним транзитивний характер і відносність за параметрами. Фазі стимуляції передує період інгібування функціональної (ростовою, проліферативної тощо) активності, що дає підставу розглядати його як результат надвідновлювального (гіперкомпенсаторного) процесу.

Основним теоретичними положеннями для вивчення стану радіоадаптованості стало, по-перше, визначення онтогенетичного стресу як процесу і результату взаємодії біологічного об'єкта з чинником, доза якого перевищує поріг чутливості/стійкості об'єкта, і що виявляються в стимуляції/індукції в ньому перехідного процесу, і, по-друге, встановлення того, що в конкретний момент часу після дії якого-небудь модифікуючого чинника об'єкт може перебувати в одному з наступних станів: початковій адаптації (конститутивний рівень адаптованості); стані адаптивної відповіді; дезадаптації.

Для експериментального вивчення явища радіоадаптації розроблено метод реєстрації стану біологічних об'єктів в умовах разової або хронічної дії стресорів - метод визначення залишкової радіоактивності, який базується на вимірюванні поточної радіоактивності культурального середовища в процесі інкубації на ньому рослинних об'єктів. Запропонований метод дозволив оцінити в динаміці інтегральний стан кореневої системи, що була опромінена в стимулюючих та інгібуючих дозах гамма-випромінювання.

Встановлено, що радіоадаптивна відповідь виявляється в момент, коли під впливом адаптуючої дози біологічний об'єкт знаходиться в стані стимуляції (надвідновлення). Виявлено явище радіоадаптації, викликане неспецифічним чинником, у якості якого була використана гіпертермічна обробка насіння і яка в певних режимах (дозах) стимулювала ростові процеси у проростків.

Встановлено зв'язок радіоадаптації із станом стимульованості в експериментах з опромінюванням проростків з декапітованим корінням. Застосування тест-опромінення в момент стимуляції утворення бічних коренів виявило їх суттєво підвищену радіорезистентність в порівнянні з радіорезистентністю бічного коріння інтактних проростків.

Встановлена подібність динаміки реагування адаптованих (декапітованих) і неадаптованих (інтактних) рослин на дію іонізуючої радіації підтвердила припущення про принципову незмінність (неіндукційність, стимульованість) механізмів реагування адаптованих рослин. У адаптивній відповіді задіяні ендогенні механізми, які під впливом екзогенних чинників підсилюють або послабляють свій вплив на кінцевий результат реагування.

Встановлені механізми адаптації, в основі яких лежать гіперкомпенсаторні процеси, є універсальними для будь-якого рівня інтеграції біологічних об'єктів. Онтогенетична (фенотипічна, епігенетична) адаптація - це процес досягнення стану і сам стан біологічного об'єкту, що є фазою надвідновлення в перехідному процесі, який індукується надпороговим рівнем дії будь-якого чинника. В цій фазі збільшується рівень початкової стійкості об'єкта до повторної дії того ж або іншого чинника (перехресна або множинна адаптація). Параметри онтогенетичної адаптації змінюються в просторово-часових координатах, і характеризується певною неспецифічністю до подальших впливів; тривалість онтогенетичної адаптації визначається тривалістю фази стимуляції.

Обґрунтовано існування багаторівневої системи відновлення, яка, при відповідних дозах стрес-фактора, реалізується у вигляді багаторівневої системи надвідновлення і яка, у свою чергу, є основою багаторівневих адаптаційних механізмів (репараційних, репопуляційних, регенераційних). Так, було встановлено визначальну роль стимуляції клітинної проліферації в забезпеченні адаптивної відповіді рослин при дії хронічного опромінення (обумовленого інкорпорованими в їх тканинах радіонуклідами) та регенерації в забезпеченні адаптивної відповіді декапітованих проростків на дію гострого гамма-випромінювання.

На основі отриманих експериментальних даних про незмінність розміру клітин меристеми, вищий мітотичний індекс її клітин і її більший об'єм, відсутність ефекту фракціонування дози гострого опромінення і факт збільшення плеча на дозовій кривій залежності ростових параметрів бічних коренів декапітованих проростків зроблено висновок про існування надклітинних механізмів радіоадаптації в умовах стимуляції клітинно-репопуляційних і регенераційних процесів, що забезпечують рослинний об'єкт додатковим числом реагуючих елементів.

Показано існування відносної часової симетричності сумісної дії двох чинників, один з яких є радіоадаптуючим. Це означає можливість застосування радіоадаптуючого впливу не тільки як профілактичного засобу, внаслідок чого підвищується вихідний рівень радіоадаптованості, але і можливість застосування радіоадаптуючих доз як терапевтичних, тобто таких, які знижують рівень радіаційного пригнічення при застосуванні у післярадіаційному періоді.

Список праць, опублікованих за темою дисертації

1. Антропогенная радионуклидная аномалия и растения: Монография / Д.М. Гродзинский, К.Д. Коломиец, Ю.А. Кутлахмедов и др. - К: Лыбидь, 1991. - 160 с. (Особисто дисертантом проведені дослідження впливу хронічного опромінення на ростові і репараційні процеси у рослин, а також дослідження по науковому обґрунтуванню методів фітодезактивації забруднених радіонуклідами територій, сформульовані висновки, приймав участь у написанні глав 3-5).

2. Віддалені радіобіологічні та радіоекологічні наслідки Чорнобильської аварії: Монографія / Кутлахмедов О.О., Давидчук В.С. Зезіна Н.В. и др. - К.: “МЕДЕКОЛ”, Укр. РНВФ “Медицина - Екологія”, 1996. - 208 с. (Особисто дисертантом сплановані і проведені експериментальні дослідження, оброблено результати, проведено узагальнення, сформульовані висновки, приймав участь у написанні гл. 2).

3. Медико-биологические последствия Чернобыльской аварии: Ч. 1. Долгосрочные радиоэкологические проблемы Чернобыльской аварии и контрмеры: Монография / Ю.О. Кутлахмедов., Г.Г. Поликарпов, В.П. Зотов, Н.В. Зезина, А.Н. Михеев - Киев: МЕДЭКОЛ, 1998. - 172 с. (Особисто дисертантом проведено підбір літературних даних, зроблено їх узагальнення, сформульовано висновки до роботи; примав участь у написанні 1-4 глав).

4. Медико-биологические последствия Чернобыльской катастрофы: Отдаленные радиоэкологические и радиобиологические проблемы и анализ эффективности контрмер по защите био- и экосистем от последствий Чернобыльской катастрофы (в 2-х частях): Монография / Ю.А. Кутлахмедов, Г.Г. Поликарпов, В.П. Зотов, Н.В. Зезина, А.Н. Михеев.- Киев: МЕДЭКОЛ, 2000. - 293 с. (Особисто дисертантом сплановані і проведені експериментальні дослідження, оброблено результати, проведено узагальнення, сформульовані висновки, приймав участь у написанні глав 1-4 частини 1 та глав 1-3 частини 2).

5. Застосування рослинних тест-систем для оцінки комбінованої дії факторів різної природи / Д.М. Гродзинський, Ю.В. Шиліна, Н.К. Куцоконь та ін. - К: Фітосоціоцент, 2006. - 60 с. (Особисто дисертантом проведено підбір літературних даних, їх аналіз та узагальнення, сформульовано висновки до роботи, написано відповідний розділ монографії).

6. Методи управління радіоємністю екосистем / Гродзинський Д.М., Кутлахмедов Ю.О., Міхєєв О.М. та ін.: Монографія. - К: Фітосоціоцент, 2006. - 172 с. (Особисто дисертантом проведено підбір літературних даних, їх аналіз та узагальнення, сформульовано висновки до роботи, приймав участь у написанні розділов 1 та 3).

7. Михеев А.Н., Голубкова М.Г., Гродзинский Д.М и др. Взаимодействие клеток в трихоме как Anabaena cylindrica фактор, модифицирующий их реакцию на гамма-облучение // Доклады АН УССР. - 1988. Сер. Б. - № 6. - С. 72-74. (Здобувач особисто склав план проведення експериментів, особисто виконав експериментальні дослідження, взяв участь в обробці та аналізі результатів, формулюванні висновків і написанні статті).

8. Михеев А.Н., Савчук С.А. Восстановительные процессы остро облученных растений в условиях хронического облучения // Радиобиологические аспекты Чернобыльской аварии. Ч. II Экологические и радиобиологические проблемы. - Киев, 1989. - С. 96 - 101. (Здобувач особисто склав план проведення експериментів, особисто виконав експериментальні дослідження, взяв участь в обробці та аналізі результатів, формулюванні висновків і написанні статті).

9. Костюк О.П., Михеев А.Н., Гродзинский Д.М. др. Модификация способности растений накапливать радионуклиды // Доклады АН Украины. - 1993, № 8. - С. 162-165. (Особисто дисертантом сплановані і проведені експериментальні дослідження, оброблено результати, проведено узагальнення, сформульовані висновки і написано статтю).

10. Михеев А.Н., Костюк О.П., Зорин В.В. и др. Изучение вертикального распределения радиоцезия в главном корне водной культуры проростков // Доклады АН Украины. - 1994, № 2. - С. 175-177. (Особисто дисертантом сплановані і проведені експериментальні дослідження, оброблено результати, проведено узагальнення, сформульвані висновки і написано статтю).

11. Міхєєв О.М., Костюк О.П., Кутлахмедов Ю.О. та ін. Індукція перехідних процесів як механізм модифікації нагромаджувальної здатності рослин // Доповіді АН України. - 1995, № 5. - С. 143-145. (Особисто дисертантом сплановані і проведені експериментальні дослідження, оброблено результати, проведено узагальнення, сформульовані висновки і написано статтю).

12. Гродзинский Д.М., Душенков С., Михеев А.Н. и др. Ризофильтрация как способ очистки загрязненных вод от радионуклидов // Доповіді НАНУ. - 1997. - № 8. - С. 189-192. (Особисто дисертантом сплановані і проведені експериментальні дослідження, оброблено результати, проведено узагальнення, сформульовані висновки; приймав участь в написанні статті).

13. Гродзинский Д.М., Душенков С., Михеев А.Н. и др. Модификация доступности почвенного цезия-137 для растений // Доповіді НАНУ. - 1997. - № 10. - С. 179-182. (Особисто дисертантом сплановані і проведені експериментальні дослідження, оброблено результати, проведено узагальнення, сформульовані висновки; приймав участь в написанні статті).

14. Костюк А.Н., Михеев А.Н. Проблема фенотипического стресса и адаптации у растений // Физиология и биохимия культурных растений. - 1997. - Т. 29, № 2. - С. 81-92. (Особисто дисертантом проведено підбір літературних даних, зроблено їх узагальнення, сформульовано висновки до роботи; приймав участь в написанні статті).

15. Михеев А.Н., Гуща Н.И., Малиновский Ю.Ю. и др. Роль пролиферативной активности меристематических клеток в обеспечении радиоадаптивного ответа растений // Доповіді НАНУ. - 1998. - № 10. - С. 174-177. (Особисто дисертантом сплановані і проведені експериментальні дослідження, оброблено результати, проведено узагальнення, сформульвані висновки, написано статтю).

16. Михеев А.Н. Гетерогенность распределения ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr и обусловленные ими дозовые нагрузки на критические ткани главного корня проростков // Радиационная биология. Радиоэкология. - 1999. - Т. 39, вып. 6. - С. 663-666.

17. Михеев А.Н., Гуща Н.И., Малиновский Ю.Ю. Эпигенетические реакции клеток на действие ионизирующей радиации // Радиационная биология. Радиоэкология. - 1999. - Т. 39, вып. 5. - С. 548-556. (Особисто дисертантом проведено підбір літературних даних, зроблено їх узагальнення, сформульовано висновки до роботи; написано статтю).

18. Мiхєєв О.М., Гуща М.I., Шилiна Ю.В. Дослідження структури гіпо- і гіперкомпенсаторних фаз відповіді рослинних об'єктів на дію гамма-випромінювання з метою виявлення їх зв'язку зі станом радіо адаптованості // Вісник Київського Університету. Біологія. - 2000. - Вип. 32. - С. 47-48. (Особисто дисертантом сплановані і проведені експериментальні дослідження, оброблено результати, проведено узагальнення, сформульовані висновки, приймав участь в написанні статті).

19. Шиліна Ю., Гуща М., Міхєєв О. Дія гострого гамма-опромінення на агресивність та виживання бактерій Erwinia carotovora // Науковий вісник УжНУ. Сер. Біологія. - 2001. - № 10. - С. 150-152. (Особисто дисертантом сплановані і проведені експериментальні дослідження, оброблено результати, проведено узагальнення, сформульовані висновки, приймав участь в написанні статті).

20. Міхєєв О.Н., Гуща М.І., Шиліна Ю.В Ендогенні та екзогенні фактори реалізації фенотипічного адаптаційного потенціалу рослин (теоретичні та експериментальні аспекти) // Фізіологія рослин в Україні на межі тисячоліть. Т. 2. - Київ, 2002. - С. 82-87. (Особисто дисертантом проведено підбір літературних даних, їх аналіз та узагальнення, сформульовано висновки до роботи, приймав участь в написанні статті).

21. Сорочинський Б.В., Міхєєв О.М., Гродзинський Д.М. Застосування рослинних технологій для деконтамінації ґрунтів і водних об'єктів, що забруднені радіонуклідами після Чорнобильської аварії // Фізіологія рослин в Україні на межі тисячоліть. Т. 2. - Київ, 2002. - С. 107-110. (Особисто дисертантом сплановані і проведені експериментальні дослідження, оброблено результати, проведено узагальнення, сформульовані висновки, приймав участь в написанні статті).

22. Гродзинський Д.М., Сорочинський Б.В., Михєєв О.М. Рослинні технології для деконтамінації ґрунтів і води, забруднених радіонуклідами після Чорнобильської аварії // Науковий вісник Національного аграрного університету. - 2001. - Вип. 45. - С. 32-40. (Особисто дисертантом сплановані і проведені експериментальні дослідження, оброблено результати, проведено узагальнення, сформульовані висновки, приймав участь в написанні статті).

23. Міхєєв О., Криворотько В. Рослинні технології для деконтамінації ґрунтів, забруднених радіонуклідами після Чорнобильської аварії // Чорнобиль і соціум (випуск сьомий). - К.: Стилос, 2001. - С. 292-300. (Особисто дисертантом сплановані і проведені експериментальні дослідження, оброблено результати, проведено узагальнення, сформульовані висновки, написано статтю).

24. Шиліна Ю., Гуща М, Міхєєв О. Дія гострого гамма-опромінення на агресивність та виживання бактерій Erwinia carotovora // Науковий вісник УжНУ. Сер. Біологія. - 2001 - Вип. 10. - С. 150-152. (Особисто дисертантом сплановані і проведені експериментальні дослідження, оброблено результати, проведено узагальнення, сформульовані висновки, приймав участь у написанні статті).

25. Міхєєв О.Н., Гуща М.І., Шиліна Ю.В. Зв'язок гіпо- і гіперкомпенсаторних фаз відповіді рослин на дію гамма-випромінювання зі станом радіоадаптованості // Фізіологія і біохімія культурних рослин. - 2002. Т. 34, № 2. - С. 127-131. (Особисто дисертантом сплановані і проведені експериментальні дослідження, оброблено результати, проведено узагальнення, сформульовані висновки, приймав участь в написанні статті).

26. Шиліна Ю.В., Гродзинський Д.М., Міхєєв О.М. Механізми регуляції монокарпічного старіння рослин // Фізіологія і біохімія культурних рослин. - 2003 - Т. 35, № 3. - С. 187-199. (Особисто дисертантом проведено підбір літературних даних, їх аналіз та узагальнення, сформульовано висновки до роботи, приймав участь в написанні статті).

27. Міхєєв О.Н., Гуща М.І., Шиліна Ю.В. Клітинні механізми радіозахисної дії іонів кадмію на проростки гороху // Цитологія і генетика. - 2003. - Т. 37, № 4. - С. 26-32. (Особисто дисертантом сплановані і проведені експериментальні дослідження, оброблено результати, проведено узагальнення, сформульовані висновки, приймав участь в написанні статті).

28. Гродзінський Д.М., Міхєєв О.М., Кравець О.А. та ін. Генотоксичний вплив радіонуклідного забруднення ґрунтів на меристеми рослин // Зб. Наукових праць Інституту ядерних досліджень. - 2003. - №2 (10). - С. 61-71. (Особисто дисертантом сплановані і проведені експериментальні дослідження, оброблено результати, проведено узагальнення, сформульовані висновки, приймав участь в написанні статті).

29. Михеев А.Н., Гуща Н.И., Шилина Ю.В. Состояние радиоадаптированности на разных стадиях индуцированного острым г-облучением переходного процесса у бактерий Escherichia coli JM 101 // Радиационная биология. Радиоэкология. - 2004. - Т. 44, № 3. - С. 324-327. (Особисто дисертантом сплановані і проведені експериментальні дослідження, оброблено результати, проведено узагальнення, сформульвані висновки, написано статтю).

30. Шилина Ю.В., Михеев А.Н., Гуща Н.И. Генетическая адаптация фитопатогенных микрорганизмов // Фактори експериментальної еволюції організмів: Зб. наук. пр.- К.: КВІЦ, 2004. - Т. 2. - С. 320-326). (Особисто дисертантом проведено підбір літературних даних, їх аналіз та узагальнення, сформульовано висновки до роботи).

31. Гродзинський Д.М., Шиліна Ю.В., Міхєєв О.М., Гуща М.І. Радіаційний гормезис - peтроспектива і сучасність // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля. - 2005. - Вип. 3, частина 2. - С. 17-28. (Особисто дисертантом проведено підбір літературних даних, їх аналіз та узагальнення, сформульовано висновки до роботи, приймав участь в написанні статті).

32. Гродзинський Д.М., Шилина Ю.В., Коломиец О.Д. и др. Радиобиологические эффекты распада икорпорированных радионуклидов в клетках растений и микроорганизмов // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля. - 2005. - Вип. 3, частина 2. - С. 166-178. (Особисто дисертантом проведено підбір літературних даних, їх аналіз та узагальнення, сформульовано висновки до роботи, приймав участь в написанні статті).

33. Михеев А.Н., Шилина Ю.В., Гуща Н.И. Механизмы биологического усиления у растений и микроорганизмов в норме и патологии // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля. - 2005. - Вип. 3, частина 2. - С. 29-35. (Особисто дисертантом проведено підбір літературних даних, їх аналіз та узагальнення, сформульовано висновки до роботи, приймав участь в написанні статті).

34. Михеев А.Н. Классификация радиобиологических адаптаций // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля. - 2005. - Вип. 3, частина 2. - С. 36-41.

35. Кутлахмедов Ю.А., Глазко В.И., Михеев А.Н. Нерешенные проблемы современной радиоэкологии // Агроекологічний журнал. - 2005. - Вып. - С. 83-86. (Особисто дисертантом проведено підбір літературних даних, їх аналіз та узагальнення, сформульовано висновки до роботи, приймав участь в написанні статті).

36. Mikhyeyev A.N., Guscha M.I., Shilina Y.V. The endogenic and exogenic factors of the realization phenotypic adaptation // Equidosimetry - Ecological Standardization and Equidosimetry for Radioecology and Environmental Ecology, ed. By F. Brechignac and G. Desmet. - Springer, 2005. - Р. 409-417. (Особисто дисертантом сплановані і проведені експериментальні дослідження, оброблено результати, проведено узагальнення, сформульвані висновки, написано статтю).

37. Міхєєв О.М., Шиліна Ю.В., Гуща М.І. та ін. Застосування рослинних тест-систем для оцінки комбінованої дії стресорів різної природи на екосистеми // Наукові праці. Науково-методичний журнал Миколаївського державного гуманітарного університету ім. Петра Могили комплексу “Києво-Могилянська академія. - 2006. - Т. 53, Вип. 40. - С. 56-64. (Особисто дисертантом проведено підбір літературних даних, їх аналіз та узагальнення, сформульовано висновки до роботи, приймав участь в написанні статті).

38. Mikhyeyev A. Phylogenetic stress // Modern problems of radiobiology, radioecology and evolution, dedicated to centurary of N.W.Timofeeff-Ressovsky (Sept. 6 - 9, 2000). - Dubna, 2000. - Р. 130-131.

39. Sorochinsky B.V., Mikheev A.N., Grodzinsky D.M., Kozyrovska N.A. The use plant technologies for the clean-up of contaminated soils and aquatic systems. // Modern problems of radiobiology, radioecology and evolution, dedicated to centurary of N.W.Timofeeff-Ressovsky (Sept. 6 - 9, 2000). - Dubna, 2000. - Р. 202.

40. Mikhyeyev О., Guscha M., Shilina Y. Analysis of the hypo- and hypercompensatory phases of plant reaction on gamma-irradiation in the relations with radioadaptation response // 12^th Congress of the FESP (21-25 Aug. 2000). - Budapest, 2000. - Р. 215.

41. Mikhyeyev O., Sorochinsky B., Ruchko M. Et al. Phytoremediation for the Cleaning of Radioactive-Contaminated Water // Fifth International Simposium and Exhibition on Contamination in Central and Eastern Europe (12-14 September 2000). - Prague, 2000. - P. 106.

42. Михеев А.Н., Гуща Н.И., Шилина Ю.В. Сравнительное исследование радиоустойчивости популяций ослинника, сформированных в условиях разных уровней радионуклидного загрязнения // Международная конференция БИОРАД-2001. Биологические эффекты малых доз ионизирующей радиации и радиоактивное загрязнение среды (20 - 24 марта 2001 г.). - Сыктывкар, 2001. - С. 75.

43. Михеев А.Н., Шилина Ю.В. Радиотерапевтическое действие острого гамма-облучения // Медико-биологические проблемы противолучевой и противохимической защиты. - Санк-Петербург: ООО "Издательство Фолиант", 2004. - С. 313-314.

44. Михеев А.Н. Классификация радиобиологических адаптаций // Матеріли Київської філії науково-практичної конференції "Парадигми сучасної радіобіології" (27 вересня - 1 жовтня 2004 р.) - Київ-Чорнобиль - Чорнобиль, 2004. - С. 46.

45. Михеев А.Н., Шилина Ю.В., Гуща Н.И. Роль механизма усиления сигналов в функционировании биологических систем в норме и при радиационном стрессе // Матеріали Київської філії науково-практичної конференції "Парадигми сучасної радіобіології" (27 вересня - 1 жовтня 2004 р.) - Київ-Чорнобиль - Чорнобиль, 2004. - С. 47.

46. Mikhyeyev A., Ovsyannykova L., Sytnyk S., Lozovaya Т., Dyachenko A., Vasylenko Т. Non-repair mechanisms of radioadaptive answer // European radiation research 2006. The 35th Annual Meeting of the European Radiation Research Society and The 4th Annual Meeting of the Ukrainian Society for Radiation Biology (22nd to 25th August 2006). - Kyiv, 2006. - P. 103.

47. Mikhyeyev A., Shilina Y., Guscha N., Ovsyannykova L. The plant radioadaptation at sharp and chronic irradiation // European radiation research 2006. The 35th Annual Meeting of the European Radiation Research Society and The 4th Annual Meeting of the Ukrainian Society for Radiation Biology (22nd to 25th August 2006). - Kyiv, 2006. - 107.

АНОТАЦІя

Міхєєв О.М. Надклітинні механізми онтогенетичної радіоадаптації у рослин. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук за спеціальністю 03.00.01- радіобіологія. - Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2007.

У дисертації представлені результати досліджень надклітинних механізмів радіоадаптивних реакцій рослинних об'єктів та їх зв'язок з радіогормезисною дією стресорів. Радіогормезисна дія вивчена для об'єктів різного рівня інтеграції в умовах гострого та хронічного опромінення. Показана транзитивність цього явища. На основі результатів вивчення гормезисної дії різних факторів запропонована принципово нова технологія дезактивації середовищ, які забруднені радіонуклідами.

Експериментально обґрунтовано існування багаторівневої індуцибельної системи, яка забезпечує багаторівневі механізми адаптивних реакцій.

Вивчення різних схем впливу на вихідну радіорезистентність рослинних об'єктів дозволило показати часову симетричність радіоадаптуючої дії. Опромінення проростків дозами, відповідними за величиною адаптуючим після застосування тестуючих доз, показало їх значний радіозахисний ефект, який перевищував прямий ефект дії адаптуючих доз.

Ключові слова: рослинні тест-системи, адаптуючі та тест-дози, гіперкомпенсація, радіоадаптація, ендогенна та обернена адаптація.

АНнОТАЦия

Михеев О.М. Надклеточные механизмы онтогенетической радиоадаптации у растений. - Рукопись.

Диссертация на получение научной степени доктора биологических наук по специальности 03.00.01 - радиобиология. - Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Киев, 2007.

Теоретической основой диссертации явились положения о возможной определяющей связи состояния адаптации биологических систем с состоянием их стимулированности и о существовании многоуровневых механизмов радиоадаптивного ответа.

Радиостимулирующее (радиогормезисное) действие изучено для объектов разного уровня интеграции в условиях острого или хронического облучения. Показана транзитивность этого явления и относительность пол параметрам регистрации.

На основе данных о возможности управления (в частности усилении) процессом накопления радионуклидов растительными структурами предложен новый метод очистки водных сред и почв, загрязненных радионуклидами (радиоцезием и радиостронцием). Предложенный способ был успешно опробован в лабораторных условиях и в условиях натурного эксперимента в 10-км зоне ЧАЭС.

Обосновывается положения о том, что адаптивные реакции детерминируются, в конечном итоге, инерционностью работы систем эндогенной регуляции. Основанием для этого является то, что протекание реакций растительных объектов в ответ на действие экстремальных факторов в стимулирующих, ингибирующих или летальных дозах характеризуется фазностью, которая обусловливает изменение устойчивости к повторным влияниям стресс-факторов. Результаты изучения фазности реакций биосистем на действие внешних факторов, дают возможность решить проблему управления устойчивостью, т.е. проблему закалки или сенсибилизации (холодовой, тепловой, радиационной, химической и т.п.). В частности, маркером состояния повышенной устойчивости биологического объекта может быть его переход в состояние стимулированности.

Другой принципиальный аспект проблемы адаптивных состояний биологических объектов связан с многоуровневостью их структурно функциональной организации, что позволяет допустить существование многоуровневой индуцибельной системы, которая обеспечивает как многоуровневые реакции организму, что очевидно, так и многоуровневые механизмы адаптивных реакций, что неочевидно. Необходимость применения такого подхода обусловлена многочисленными и далеко не всегда удачными попытками свести все многообразие механизмов адаптивных реакций лишь к механизмам, которые функционируют на внутриклеточном уровне, например, такая тенденция прослеживается в попытках сведения многообразия механизмов адаптивных реакций лишь к механизму индукции синтеза белков теплового шока или ферментов репарации ДНК. При этом не учитывается наличие и возможности иерархической организации биологического объекта, каждый структурно функциональный уровень которого (клетка, ткань, орган, система органов и т.д.), очевидно, способен в соответствующих условиях (доза и мощность фактора, тип регистрируемой реакции, состояние самого биологического объекта и т.д.) обеспечить условия для адаптивного ответа всей системы на основе работы многоуровневых индуцибельных или стимулируемых систем восстановления.

На основе полученных экспериментальных данных о неизменности размера клеток меристемы, более высокий митотический индекс ее клеток и ее больший объем, отсутствие эффекта фракционирования дозы острого облучения и факт увеличения плеча на дозовой кривой зависимости ростовых параметров боковых корней декапитированных проростков сделан вывод о существовании надклеточных механизмов радиоадаптации на основе стимуляции клеточно-репопуляционных и регенерационных процессов, которые обеспечивают растительный объект дополнительным числом реагирующих элементов.

Установленное сходство динамики реагирования адаптированных и неадаптированных растений на действие ионизирующей радиации подтвердило предположение о принципиальной неизменности механизмов реагирования адаптированных растений. В адаптивном ответе задействованы эндогенные механизмы, которые под влиянием экзогенных факторов усиливают или ослабляют свое влияние на конечный результат реагирования.

Изучение разных схем влияния на исходную радиорезистентность растительных объектов позволило показать временную симметричность радиоадаптирующего влияния. Облучение проростков дозами, соответствующими по величине адаптирующим дозам после применения тестирующих доз показало их значительный радиозащитный эффект, который превышал даже прямой эффект действия адаптирующих доз.

Ключевые слова: растительные тест-системы, адаптирующие и тест-дозы, радиоадаптация, эндогенная и обратная адаптация.

ANNOTATION

Mikhyeyev O.M. Supercellular mechanisms of plant ontogenetic radioadaptation. - Manuscript.

Dissertation for the doctor of biological science dewgree in specialty 03.00.01 - radiobiology. - Kiev National Taras Shevchenco University. Kiev, 2007.

The results of investigations of supercellular mechanisms of plant radioadaptive reactions and their relation to radiohormetic stressors action are presented in the thesis. The radiohormesis influence was studied on objects of a different level of integration in conditions of acute and chronic irradiation. The time transition of this phenomenon was shown. Principle new technology of environment decontamination from radionuclides was proposed on the basis of results of hormetic action study of different factors.

Other principle aspect of stressing states problem of biological objects is related to their multilevel structurally-functional organization, that allowed to assume existence of the multilevel inducible system, which stipulates a change firmness to the repeated actions.

The study of different charts of influence on initial radioresistence of plants allowed to show time symmetry of radioadaptive influence. Irradiation of seedlings by doses, proper on a size by adapting after application of testing doses showed their considerable radioprotective effect which exceeded even the direct effect of action of adapting doses.

Keywords: plant test-systems, adaptive and test-dose, hypercompensation, radioadaptation, endogenous and reverse adaptation.

Размещено на Allbest.ru