Системність механізмів радіогормезисних ефектів у проростків гороху Pisum sativum

Abstract

Міхєєв О.М., Овсяннікова Л.Г., Жук В.В., Берестяна Н.М. Системність механізмів радіогормезисних ефектів у проростків гороху Pisum sativum. З урахуванням багаторівневості структурно-функціональної організації біологічних систем, припустили, що існує ієрархія механізмів їх реагування на дію стресорів. Ієрархічність організації біосистем передбачає вивчення механізмів певних реакцій шляхом послідовного опису реакцій всіх підрівнів біологічного об'єкта. Дана методологічна установка була реалізована на прикладі радіогормезисних ефектів у рослин. Оскільки в основі радіоадаптивної відповіді лежить радіогормезисна дія, то вивчення механізму радіоадаптивної дії можна звести до дослідження механізму власне радіогормезису. В свою чергу, радіогормезисні ефекти зумовлені гіперкомпенсаторними процесами, що відбуваються в об’єктах, які зазнають дії певного стресора. Діапазон гормезисних доз γ-опромінення було встановлено за дозової залежності ростових показників головного кореня проростків гороху. Паралельно оцінювали мітотичний індекс (МІ) клітин апікальної меристеми головного кореня проростків, вміст цитокінінів в коренях та активність α-амілази в сім'ядолях контрольних і дослідних проростків. В опромінених коренях спостерігали стимуляцію МІ та підвищення вмісту цитокінінів, яке передувало стимуляції МІ, що підтвердило гіпотезу про можливу роль продуктів пострадіаційної деградації ДНК в стимуляції синтезу цитокінінів. Непрямим доказом цього є також отримані дані щодо пострадіаційної деградації ДНК клітин зародкового кореня. Результати вивчення динаміки α-амілазної активності в сім'ядолях проростків гороху дозволили зробити висновок про відносну незалежність стимуляції ростової активності коренів від можливої стимуляції трофічного фактора на ранніх етапах розвитку проростків. Отримані результати дозволили запропонувати послідовність механізмів радіогормезису ростової активності проростків як ієрархічної системи.

А.N. Mikheev, L.G. Ovsiannikova, V.V. Zhuk, A.M. Berestyana. Systemacity of mechanisms of radiation hormesis effects of pea (Pisum sativum) seedlings. According to the multilevel structural and functional organization of biological systems, it was suggested that there was a whole hierarchy of mechanisms for their functioning in general and for responding to stressors in particular. The hierarchical organization of biosystems provides the study of the mechanisms of certain reactions in the form of a consistent description of the reactions of all sublevels of the biological object that were described. This methodological installation was realized on the example of radiation hormesis effects in plants. Since the radio adaptive response is based on the radio-hormetic action, the study of the mechanism of the radio-adaptive action can be reduced to the study of the mechanism of the radiation hormesis. In turn, the radio-hormetic effects are caused by the hypercompensatory processes occurring in objects exposed to a certain stressor. The range of hormesis doses of gamma irradiation was determined by the dose dependence of the growth parameters of the main root of pea seedlings. In parallel, the mitotic index (MI) of the apical meristem cells of the main root of the seedlings, the level of cytokinins in the roots, and α-amylase activity in the cotyledons of the control and experimental seedlings were evaluated. In the irradiated roots, MI stimulation and the increased level of cytokinin synthesis preceded MI stimulation were observed, that confirmed the hypothesis about the possible role of post-radiation DNA degradation products in the stimulation of cytokinin synthesis. Indirect evidence is the data on the post-radiation degradation of the DNA in germ root cells. The results of studying the α-amylase activity dynamics in cotyledons of pea seedlings led to the conclusion about the relative independence of the stimulation of growth activity of roots from the possible stimulation of the trophic factor in the early stages of seedling development. The obtained results allowed us to propose a sequence of mechanisms of radio hormesis of the growth activity of seedlings as a hierarchical system.

А.Н. Михеев, Л.Г. Овсянникова, В.В. Жук, А.М. Берестяная. Системность механизмов радиогормезисных эффектов у проростков гороха Pisum sativum. С учетом многоуровневости структурно-функциональной организации биологических систем, предположили, что существует иерархия механизмов их реагирования на действие стрессоров. Иерархичность организации биосистем предусматривает изучение механизмов определенных реакций путем последовательного описания реакций всех подуровней биологического объекта. Данная методологическая установка была реализована на примере радиогормезиснsх эффектов у растений. Поскольку в основе радиоадаптивного ответа лежит радиогормезисное действие, то изучение механизма радиоадаптирующего действия можно свести к изучению механизма собственно радиогормезиса. В свою очередь, радиогормезисные эффекты обусловлены гиперкомпенсаторными процессами, происходящими в объектах, подвергнутых действию определенного стрессора. Диапазон гормезисных доз γ-облучения был установлен по дозовой зависимости ростовых параметров главного корня проростков гороха. Параллельно оценивали митотический индекс (МИ) клеток апикальной меристемы главного корня проростков, уровень цитокининов в корнях и α-амилазную активность в семядолях контрольных и опытных проростков. В облученных корнях наблюдали стимуляцию МИ и повышенный уровень синтеза цитокининов, который предшествовал стимуляции МИ, что подтвердило гипотезу о возможной роли продуктов пострадиационной деградации ДНК в стимуляции синтеза цитокининов. Косвенным доказательством являются данные о пострадиационной деградации ДНК клеток зародышевого корня. Результаты изучения динамики αамилазной активности в семядолях проростков гороха позволили сделать вывод об относительной независимости стимуляции ростовой активности корней от возможной стимуляции трофического фактора на ранних этапах развития проростков. Полученные результаты позволили предложить последовательность механизмов радиогормезиса ростовой активности проростков как иерархической системы.