Вплив лазерного випромінювання на розвиток кількісних ознак у рослин, після обробки їх іонізуючої радіації

При найбільш часто використовуваних в експериментальному мутагенезі дозах іонізуючої радіації як правило, спостерігається сильна депресія схожості насіння, виживання і розвитку кількісних ознак рослин. При цьому може перебіг найважливіших біологічних процесів, пов'язаних з відтворенням потомства, тобто гаметогенез, запліднення, здатність до зав’язування зернівок і т. д. А тому в роботах по радіаційному мутагенезу важливі такі прийоми, які б сприяли збереженню індукованих мутацій і зняттю депресивної дії радіації в опромінених варіантах у рослин.

Для здійснення цього завдання представляється перспективним використання радіозахисних факторів. Відомо, що чутливість рослин до дії мутагенів добре простерігається за ступенем розвитку основних елементів, що визначають продуктивність. Ми вже говорили про те, що обробка насіння лазерним світлом зі строго визначеними параметрами стимулює розвиток кількісних ознак рослин. Додатково можна відзначити, що після опромінення проростків пшениці світлом гелій-неонового лазера рослини на 10 днів раніше контрольних вступали у фазу цвітіння і на 7-8 днів швидше дозрівали. На підставі досліджень, проведених в цьому напрямку, можна було очікувати, що лазерне випромінювання з такими ж параметрами буде викликати аналогічну стимуляцію у рослин, підданих попередньою опроміненню гамма-радіацією.

Дослідження ефекту модифікації лазерного світла на інгібуючу дію радіації в першому облученному поколінні (М) проводили на пшениці. Опроміненню піддавали проростки і сухе насіння. Використовувалися гелій-неоновий і рубіновий лазери. Ефект модифікації оцінювали за ступенем розвитку кількісних ознак на опромінених рослинах. Як з'ясувалося, при опроміненні проростків пшениці гамма-променями спостерігається сильна депресія у розвитку кількісних ознак рослин (М). На противагу цьому лазерне випромінювання викликає підвищення продуктивної кущистості і ваги зерна з однієї рослини. У варіантах з комбінованим опроміненням (гамма-радіація + лазерне світло) ступінь розвитку більшості кількісних ознак була на рівні контролю. Цей результат говорить про те, що додаткове лазерне опромінення зробило радіозахисний дію на рослини.

Був показаний також радіозахисний ефект лазерного світла при комбінованому опроміненні повітряно-сухого насіння пшениці. При впливі тільки гамма-радіації в дозі 2,6 Кл / кг спостерігалося виражене пригнічення ознак, що характеризують продуктивність рослин. При комбінованому ж впливі спочатку гамма-радіацією, а потім випромінюванням гелій-неонового лазера з різною експозицією ступінь розвитку кількісних ознак практично досягала контрольного рівня. Проте подібний ефект досягався лише при оптимальних параметрах лазерного випромінювання ( 632, 8 нм, експозиція 30 хв).

Але при додатковому впливі світлом гелій-неонового лазера (з низькою щільністю потужності РМ = 1 мВт / , експозиція 1 год) на насіння ячменю сорту Луч після опромінення гамма-радіацією або обробки хімічним мутагеном диметил- сульфатом зменшення депресивної дії цих факторів на основні елементи структури врожаю не спостерігається.

Вище вказувалося, що при опроміненні насіння ячменю випромінюванням потужних імпульсних лазерів часто стимулюється розвиток кількісних ознак рослин. Для випробування аналогічної дії таких лазерів в комбінації з іонізуючою радіацією ми застосовувалося випромінювання другої гармоніки рубінового лазера. Досліди показали, що імпульсне випромінювання зазначеного лазера при дозі 20 Дж / сприяє зменшенню депресії у розвитку рослин ячменю сорту Надя, викликаної попередніми впливом іонізуючої радіації. Слід звернути увагу на те, що цей висновок зроблено на підставі порівняння варіантів з комбінованим опроміненням і з застосуванням радіації. Тільки в цьому випадку можна виокремити дію другого чинника. Також важлива послідовність застосування радіації та лазерного випромінювання. В даному випадку кращі результати по зняттю депрессируют дії гамма-радіації на крупність зерен отримані у варіанті, де спочатку проводили опромінення лазерним світлом, а потім основним фактором.

Певний інтерес можуть мати також дані,

отримані нами в дослідах по многокрйтомУ опроміненню насіння ячменю. В якості модіфіцірук} ного фактора використовувалося потужне імпульсне ізлуеніе ОСНОВНИЙ частоти рубінового лазера. У експери ^ нт були взяті фенотипически подібні з вихідним сорт / м Московський 121 форми ячменю. Протягом 7 предидущіхоП0К0ленів одна з них опромінювалася гамма-райці / ціеї в дозі 5,2 Кл / кг (форма А), а інша-1,3 К.лкг (форма Б). Результати спостережень представлені в АБЛ. 5.10. Виявилося, що у форми А, підданої хронічного впливу великих доз гамма-променів, додаткове лазерне опромінення практично зняло депресію у розвитку кількісних ознак М] до / Рівня вихідного сорту, а у форми Б, опромінюють / злими дозами

гамма-радіації і фактично мала кілька луч¬шее розвиток кількісних ознак, ніж форма А, що модифікує ефект виявився з протилежним знаком. Таким чином, характер модифікації лазерним світлом знаходиться в залежності від біологічних особливостей опромінюваних культур, що й проявляється на прикладі за-лежно ефекту від ступеня розвитку кількісних ознак у рослин ячменю.

Поряд з цим наші дослідження показали, що крім встановлених залежностей модифікує ефект визначається також довжиною хвилі застосовуваного лазерного випромінювання та іншими параметрами. Цю складну взаємозв'язок можна простежити, наприклад, при комбінованому опроміненні насіння двох сортів ячменю гамма-радіацією (доза 2,6 Кл / кг) в поєднанні зі світлом гелій-неонового або гелій-кадмієвого лазера (табл. 5.11).

При аналізі отриманих даних встановлені цікаві закономірності. Одна з них полягає в тому, що

модифікує ефект залежить від довжини хвилі лазерного випромінювання. Як видно з табл. 5.11, при звичайній послідовності застосування радіації і лазера, т. Е. «Радіація + лазер», у сорту Надя гелій-неоновий лазер не тільки знімав депресуючий ефект, викликаний радіаційним впливом, а й надавав стимулюючу дію порівняно не тільки з варіантом гамма- опромінення, але і з контролем. І навпаки, гелій-кадмієвий лазер сенсибілізованими депресивний ефект радіації. Друга закономірність стосується генотипической залежності, що свідчить про різну реакції досліджуваних генотипів на одні й ті ж фактори впливу. На відміну від сорту Надя у Мамі при використанні обох лазерів у прямій послідовності взагалі не проявився сенсибилизирующий ефект у порівнянні з неопроміненим контролем. І нарешті, по-третє, отримані дані свідчать про значення послідовності застосування радіації і ла¬зеров, а також показують можливість помилкових висновків при використанні різних об'єктів (сортів) для комбінованого опромінення. З табл. 5.11 видно, що зворотна послідовність опромінення, т. Е. «Лазер + радіація» не в кожного сорту знімає депресивний ефект радіаційного впливу. Так, у сорту Надя при опроміненні гелій-неоновим лазером він не зменшується в порівнянні з варіантом опромінення тільки радіацією. У сорту Мамі в цій послідовності в порівнянні з сортом Надя спостерігається протилежна дія з яскраво вираженим зняттям депресії. При використанні гелій-кадмієвого лазера така залежність зберігається, але з меншою виразністю у сорту Мамі, який виявився менш чутливим генотипом до зміни довжини хвилі і послідовності опромінення радіацією і лазерним світлом.

Таким чином, тільки при підборі оптимальних параметрів випромінювання та інших умов лазерне світло може ефективно застосовуватися в якості модифікатора (для посилення або ослаблення) відповідної реакції рослин на дію іонізуючої радіації.