Никулина Наталья Николаевна

Никулина Наталья Николаевна
МБОУ ДОД ДЭБЦ «Белая река» Калининского района г. Уфы,
объединение «Цитогенетик»
Научный руководитель: к.б.н., доцент Калашник Н.А.
ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА ДЕЛЕНИЯ КЛЕТОК И РОСТА
РАСТЕНИЙ В УСЛОВИЯХ РАЗЛИЧНЫХ ВОДНЫХ СРЕД
Среди всех веществ, имеющихся на Земле, вода, благодаря
своеобразию своих физических и химических свойств, занимает
исключительное положение в природе и играет особую роль в жизни
растений, животных и человека [2]. Деление клеток является одним из
важнейших процессов развития любого организма. Основные этапы
митоза (деления клеток в соматической ткани) универсальны для всех
клеток, способных к митотическому делению. Прежде чем клетка
приступит к делению, в ней происходит сложная и длительная
биохимическая подготовка (происходят ростовые процессы, подготовка к
удвоению ДНК, синтез ДНК, подготовительные процессы, связанные с
формированием митотического веретена и накоплением энергии) для
успешного протекания которой необходимо регулярное поступление в
клетку качественной воды [4].
Цель настоящей работы – изучение особенностей деления клеток и
роста растений в условиях водных сред из различных естественных
водоемов Республики Башкортостан. В задачи исследований входило: 1)
охарактеризовать физико-химические свойства проб воды и определить
содержание в них отдельных ионов; 2) провести оценку всхожести семян и
развития проростков пшеницы, а также прорастания луковиц, развития
корневой системы и побегов у лука репчатого на различных водных
средах; 3) определить уровень митотической активности, а также уровень
хромосомных нарушений в соматической ткани лука репчатого,
проращенного на различных водных средах. В качестве водных объектов
использованы реки Белая, Уфа, Шугуровка, озеро Теплое, родник (г. Уфа,
микрорайон Инорс),
а также для контрольного сравнения водопроводная и дистиллированная вода.
Материалы и методы исследований
Определение физико-химических свойств воды (запаха, цвета,
прозрачности, Ph среды) и содержания в пробах воды хлорид-ионов,
ионов аммония и сульфат-ионов проводили по общепринятым методикам
[1]. Оценку всхожести семян и развития проростков пшеницы на
различных водных средах проводили от момента постановки опыта до 11
дня наблюдений, процесс прорастания луковиц и развития корневой
системы и побегов у лука репчатого наблюдали в течение 18 дней.
Для цитологических исследований в качестве материала
использовали
меристематическую ткань кончиков корней луковиц,
проращенных на различных водных средах. В качестве
метода
-1-
использовали определение уровня митотической активности клеток, т.е.
учитывали клетки находящиеся на различных стадиях клеточного цикла
(интерфаза, профаза, метафаза, анафаза, телофаза), затем определяли
абсолютное и относительное (в %) число делящихся клеток. При
исследовании делящихся клеток учитывали хромосомные нарушения,
которые могут наблюдаться на стадиях метафазы, анафазы и телофазы
митоза - хромосомные мосты, хромосомные фрагменты, кольцевые
хромосомы, отставания и забегания хромосом, многополюсные анафазы и
телофазы [3].
Результаты исследований
В результате изучения физико-химических свойств воды
установлено, что все пробы не имеют запаха, бесцветны, прозрачны, либо
с незначительным помутнением (реки Уфа и Шугуровка), Ph среды
колеблется от 5.5 (дистиллированная вода) до 7.5 (река Шугуровка). Во
всех пробах, кроме родника и дистиллированной воды, содержатся хлоридионы, сульфат-ионы также обнаружены в большинстве проб (исключением
является дистиллированная вода), ионы аммония во всех пробах
отсутствуют. В целом, по физико-химическим показателям из
исследованных проб наиболее загрязненными можно назвать реки Белую,
Уфу и Шугуровку, озеро Теплое и водопроводная вода занимают
промежуточное положение, менее всех загрязнен
Родник,
а в
дистиллированной воде загрязнители не обнаружены (табл.1).
Таблица. 1. Физико-химическая характеристика исследуемых водных
сред.
Название
пробы
Запах Цвет
Река Белая
нет
Река Уфа
нет
Река
Шугуровка
нет
Озеро Теплое
нет
Родник (г.
Уфа, м-н
Инорс)
Водопроводна
я вода
Дистиллирован
ная вода
нет
нет
нет
Прозрачнос
ть
Содержание, в баллах
Ph
хлорид ионов сульфа
сред
аммони т ы
ионов
я
ионов
бесцве
прозр.
6,5
т.
бесцве
прозр. с
6,0
т. небол. помут.
бесцве
прозр. с
7,5
т. небол. помут.
бесцве
прозр.
7,0
т.
бесцве
т.
бесцве
т.
бесцве
т.
3
0
3
3
0
2
3
0
2
2
0
2
прозр.
6,0
0
0
2
прозр.
6,5
1
0
3
прозр.
5,5
0
0
0
-2-
В результате оценки всхожести семян и развития проростков
пшеницы на различных водных средах и в результате наблюдения за
процессом прорастания луковиц, развития корневой системы и побегов у
лука репчатого существенных различий между пробами по росту и
развитию растений выявить не удалось.
Исследования по определению уровня митотической активности в
меристематической ткани кончиков корешков лука репчатого,
проращенного на различных водных средах показали, что наиболее
интенсивно клетки делятся на пробах из рек Уфа, Шугуровка и озера
Теплого, река Белая и водопроводная вода занимают промежуточное
положение, а на пробе из Родника и дистиллированной воде процессы
деления клеток менее интенсивны (табл.2,). То есть, наблюдается не
прямая, а скорее обратная зависимость между чистотой пробы и
интенсивностью деления клеток.
Таблица. 2. Митотическая активность клеток в корешках лука репчатого,
проращенного на различных средах.
Число клеток на различных Число клеток Митотическ
стадиях митоза
ий индекс, в
Название
пробы
интер про- мета- ана- тело- исследо- деля- %
-фаза фаза фаза фаза фаза ванных щихся
157
Река Белая
796
2
61 606 3035
1465
48,27
0
138
Река Уфа
618 22 180 952 3155
1772
56,16
3
Река
123
752
2
325 709 3025
1788
59,10
Шугуровка
7
125
Озеро Теплое
844 17 116 834 3061
1811
59,16
0
Родник (г.
161
Уфа, м-н
280 36 106 962 3000
1384
46,13
6
Инорс)
Водопроводна 136
728 26 114 765 3000
1633
54,43
я вода
7
Дистиллирован 158
587 15
18 810 3014
1430
47,44
ная вода
4
Определение уровня хромосомных нарушений, выявленных в
процессе митоза в клетках корешков лука репчатого, проращенного на
различных водных средах, показало, что наиболее высокий уровень
нарушений наблюдается на самых загрязненных пробах – из рек Белая,
Уфа, и Шугуровка, промежуточное положение занимают проба из озера
Теплое и водопроводная вода, менее всего нарушений на пробе из
Родника, а на дистиллированной воде нарушений не обнаружено (табл.3).
-3-
То есть, наблюдается прямая зависимость между загрязненностью проб и
уровнем выявленных хромосомных нарушений.
Таблица. 3. Характеристика уровня хромосомных нарушений в
клетках лука репчатого, проращенного на различных водных средах.
Число хромосомных
Уровен
Всего
Число
нарушений
ь
клеток
хромос
Название
фраг
отисбез
забе трехнару- о-мных
пробы
мос- - коль- стаслед.
наруш
-га- полюс
ше- наруше
ты мен- ца ваклее-ний
ния -ность
ний -ний, в
ты
ния
ток
%
Река Белая
440
12 0
0 10 11
0
473 33
6,98
Река Уфа
758
7 14
1 20 19
3
822 64
7,79
Река
255
9
4
0
3 3
4
278 23
8,27
Шугуровка
Озеро Теплое
720
6
2
0 12 15
0
755 35
4,64
Родник (г.
100
Уфа, м-н
988
1
0
0
7 8
0
16
1,59
4
Инорс)
Водопроводна
668
8
0
0 17 18
0
711 43
6,04
я вода
Дистиллирован
437
0
0
0
0 0
0
437
0
0
ная вода
По результатам проведенных исследований можно сделать следующие
выводы:
1. В результате анализа физико-химических показателей
исследованных водных сред установлено, что наиболее загрязненными
являются пробы из рек Белой, Уфы и Шугуровки, проба из озера Теплого и
водопроводная вода занимают промежуточное положение, менее всех
загрязнен
Родник,
а в дистиллированной воде загрязнители не
обнаружены.
2. Результаты оценки всхожести семян и развития проростков
пшеницы на различных водных средах и результаты наблюдения за
процессом прорастания луковиц, развития корневой системы и побегов у
лука репчатого показали, что существенных различий между пробами по
росту и развитию растений не наблюдается.
3. Исследования по определению уровня митотической активности в
меристематической ткани кончиков корешков лука репчатого,
проращенного на различных водных средах показали, что наблюдается не
прямая, а скорее обратная зависимость между чистотой пробы и
интенсивностью деления клеток.
4. Определение уровня хромосомных нарушений, выявленных в
процессе митоза в клетках корешков лука репчатого, проращенного на
различных водных средах, показало, что наиболее высокий уровень
-4-
нарушений наблюдается на самых загрязненных пробах и прослеживается
прямая зависимость между загрязненностью проб и уровнем
обнаруженных хромосомных нарушений.
Список литературы
1. Аранская О.С., Бурая И.В. Проектная деятельность школьников в
процессе обучения химии. Методическое пособие 8-11 классы. М.: Изд.
центр «Вентана-Граф», 2005.288 с.
2.Маловичко А. Все о воде. Каунас, 1996. 164 с.
3. Паушева З.П. Практикум по цитологии растений. М.: Колос. 1980. 304с.
4.Ченцов Ю.С. Общая цитология. М., 1984. 352с.
-5-