Работа

АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ БЕНЗОТРИАЗОЛА НА ДИНАМИКУ РОСТА КРЕСС-САЛАТА (Lepidium sativum)

Автор: Мостовая Ольга, Медико-технический
лицей, 11 класс

Научный руководитель: Селезнёва Е.С., к. б. н.,
доцент кафедры зоологии и генетики
Самарского государственного университета

г. Самара

Введение.

Согласно учению В.И. Вернадского среда организмов неразрывно связана с общей историей атомов химических элементов.

Интенсификация производства и сельского хозяйства стала причиной бурного развития химической промышленности. Ежегодно синтезируется не менее 250 тыс. новых химических соединений. Около 70 тыс. веществ, созданных человеком, ныне числятся в списках коммерчески распространённых, и их число ежегодно увеличивается более чем на сто (2). И хотя около 25 тыс. соединений являются потенциальными канцерогенами, достаточно полные экологические и токсикологические испытания проведены лишь для 7 тыс. веществ (11). Многие из этих соединений оказывают мутагенный эффект.

В настоящее время в биосфере насчитывается около 4 млн. несвойственных ей химических веществ. В результате на каждые 100 тыс. человек в среднем 1950 (около 20 %) оказываются носителями вновь возникающих врождённых заболеваний (9).

Настоящая работа посвящена наименее изученному молекулярно-генетическому подходу к вопросам охраны природы, в основе которого лежит изучение воздействия антропогенного загрязнения окружающей среды на важнейшие биохимические процессы в живых растительных клетках. Таким образом мы сталкиваемся с явлением вторичного мутагенеза. Кроме того, химические соединения способны угнетать многие физиологические процессы. Бензотриазол, широко используемый как компонент тормозной жидкости, часто попадает на почву и способен вызывать изменение метаболизма растений, подвергшихся её воздействию.

Исследования действия этого вещества на растения никогда не проводились. Целью данного исследования явился анализ способности бензотриазола влиять на развитие кресс-салата (Lepidium sativum).

В литературе нет данных о комплексных исследованиях их биологической активности. Отдельными авторами были проведены эксперименты по изучению токсичности, в основном, триазолидов, и мутагенности, в основном, бензотриазолидов. Поэтому назрела необходимость комплексных исследований биологической активности этого соединения.

Материалы и методика.

Объектом исследования служил Lepidium sativum. Анализировали способность различных концентраций бензотриазола влиять на динамику роста Lepidium sativum.

Исследовали бензотриазол в следующих концентрациях: 0,01; 0,1; 1; 5; 10 мг/мл. Контролем служили семена, прорастающие в течение 5 дней в дистиллированной воде.

Семена Lepidium sativum в количестве 20 штук помещали на влажную фильтровальную бумагу в чашки Петри. Для анализа динамики роста в контроле эксперимент проводился в 3 –х повторах.

Подсчитывали процент прорастания семян, помещенных фильтровальную бумагу, смоченную различными концентрациями вещества в 3-х повторах.

Для анализа влияния веществ на динамику роста и в опытных ,и в экспериментальных культурах в течение 5 дней измерялась длина корешков и стебельков Lepidium sativum. Каждый день подсчитывалась средняя длина корешка и стебелька. Подсчитывали прирост (в см) за каждый день.

Рассчитывали относительный прирост корешков и стебельков растений, выросших в растворах исследуемых веществ. Достоверность различий между опытом и контролем оценивали с помощью критерия Стьюдента.

Результаты и обсуждение.

Бензотриазол характеризуется низкой растворимостью и мы предположили, что токсичность его будет зависеть от скорости проникновения бензотриазола в клетки. Чтобы оценить эту способность, мы проанализировали плазмолитическую активность бензотриазола. Результаты эксперимента представлены на рисунке 1.

Из рисунка видно, что исследуемое вещество обладает слабой плазмолитической активностью. Даже в концентрации 10 мг/мл он вызывает плазмолиз только у 10% клеток эпидермиса луковицы Allium cepa. Возможно, бензотриазол способен проходить только через крупные поры клеточной стенки, вызывая при этом изменение липидного слоя, что приводит к трансформации порового комплекса и снижает плазмолиз. Вероятно, бензотриазол может изменять проницаемость мембран клетки, что также приводит к снижению плазмолиза.

Следующим этапом нашей работы было исследование способности бензотриазола влиять на прорастание семян Lepidium sativum. Результаты эксперимента суммированы на рисунке 2.

График показывает, что в концентрациях 10 и 5 мг/мл бензотиразол 100%-но ингибирует прорастание семян тест-объекта. Полученные результаты хорошо согласуются с данными по анализу плазмолитической активности.

Следует заметить, что в концентрации 0,1 мг/мл бензотриазол достоверно менее токсичен (Р>95%), чем в концентрации 0,01 мг/мл,что возможно связано со способностью вещества этой концентрации фиксироваться на мембранах клеток Lepidium sativum.

Мы проанализировали влияние бензотриазола на динамику роста корешков и стебельков Lepidium sativum. Результаты экспериментов представлены на рисунках 3 и 4.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что низкие концентрации бензотриазола слабо влияют на динамику прироста стебельков, которая в основном сходна с таковой прироста стебельков в контроле (Р<95%). Необходимо заметить, что для корешков концентрация 0,01 мг/мл сильнее ингибирует прирост, чем концентрация 0,1 мг/мл.

Полученные результаты привели нас к мысли произвести анализ относительного прироста стебельков и корешков Lepidium sativum (контроль приняли за 1). Результаты показаны на рисунках 5 и 6.

Анализ относительного прироста показал, что в концентрациях 1; 5 и 10 мг/мл происходит ингибирование роста стебельков тест-объекта, в концентрации 0,1 мг/мл происходит достоверное стимулирование прироста по сравнению с контролем на 3-й и 4-й день.

Из рисунка видно, что, как и в случае со стебельками, концентрации 0,01 и 0,1 мг/мл обладают стимулирующим действием и на прирост корешков Lepidium sativum на 3-й день (Р>95%).

Выводы.

1. Бензотриазол, начиная с концентрации 1 мг/мл, ингибирует прорастание семян Lepidium sativum. В низких концентрациях наблюдается частичное ингибирование прорастания семян.

2. Бензотиазол в концентрации 1 мг/мл и выше подавляет прирост стебельков и корешков Lepidium sativum. В концентрациях 0,01 и 0,1 мг/мл вещество частично задерживает прирост в 1, 2-ой дни стебельков и корешков тест-объекта. В последующие дни стимулируется прирост стебельков Lepidium sativum по сравнению с контролем; что касается корешков, то стимулирование наблюдается только на 3-й день роста семян.

3. Бензотриазол способен проникать через клеточные стенки растений, проявляя слабую плазмолитическую активность. Минимальной плазмолитической активностью (менее 1%) обладает концентрация 0, 0025 мг/мл, максимальной- 10 мг/мл (из 300 проанализированных клеток у 10% наблюдался плазмолиз).

4. Бензотриазол обладает высокой токсической активностью как для Lepidium sativum, так и для Allium cepa.

5. Полученные ркзультаты можно использовать для уточнения ПДК бензотриазола в окружающей среде в районах с высокоразвитой шинной промышленностью и мониторинговых исследований.

Список литературы:

6. Ауэрбах Ш. Проблемы мутагенеза. М.: Мир, 1978. с. 442-446.

7. Барбье М. Введение в химическую экологию/ Пер. с англ. М.: Мир, 1978.

8. Васильева Н.И. Токсикология новых химических веществ, гигиена труда при их производстве и применение/ Гигиена труда. 1970, №3, с. 55-56.

9. Грушко Я.М. Вредные органические соединения в промышленных выбросах в атмосферу. Л.: Химия, 1986. с.36.

10. Допустимые выбросы радиоактивных и химических веществ в атмосферу/ Е.Н. Геверовский и др. М.: Энергоатомиздат, 1985.

11. Кондратюк В.А.Токсикология веществ и охрана труда рабочих машиностроительной промышленности/ Гигиена труда.1981, №11,с.70.

12. Пурыгин П.П. Синтез 3^,(2^,)-о-аминоцилнуклеозид-5^,-ди и трифосфатов/ Изв. АН СССР Серия Химия. 1968, №5, с. 1084.

13. Охота И.Н. Влияние 1,2,3-бензотриазола на эмбриогенез/ Гигиена труда, 1981, №8,с. 43-44.

14. Сидоренко Г.Н. Окружающая среда и здоровье населения/ Материалы заседания, посвящённого Всемирному дню окружающей среды 4 июня 1980 г. М.: ВИНИТИ, 1981, с.18.

15. Синтез и биологическая активность сульфурилбензотриазола/ Пурыгин и др. // Химико-фармацев. журнал. М.: Медицина, 1983, №11, с. 1919.

16. Яблоков А.В., Остроумов С.А. Уровни охраны живой природы. М.: Наука, 1985, с.18.

ПРИЛОЖЕНИЯ