XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Проблема экологического состояния водных объектов является актуальной для всех водных бассейнов России. Значительная часть пресноводных экосистем функционирует в режиме высоких нагрузок химическими загрязнителями.

Состояние водных ресурсов Оренбургской области рассматривается как очень тяжелое. На качество воды огромное влияние оказывает сброс недостаточно очищенных сточных вод промышленных предприятий. Наибольшую опасность для гидробионтов водных экосистем представляют тяжелые металлы (ТМ) и повышенное органическое загрязнение.

Особенность бассейна Урала – расположение в его пределах крупных промышленных объектов, связанных с добычей и переработкой полезных ископаемых. Воздействие их проявляется как в водозаборе значительных объемов воды, так и в сбросе промышленных стоков Урал – самая “металлургическая река” в мире, в его бассейне расположены Магнитогорский и Орско-Халиловский металлургические комбинаты, комбинаты по добыче и переработке медной руды – Гайский, Сибайский, Медногорский, Баймакский, Бурибайский, а также Орский Никель-комбинат и предприятия по добыче хрома в Актюбинской области. Промышленное водопотребление – мощный фактор, определяющий безвозвратные потери стока, а промышленное водоотведение – опаснейший источник загрязнения

Цель исследования: дать оценку экологического состояния реки Урал Оренбургской области (в районе города Орска) на основе мониторинга генотоксического загрязнения донных отложений. Задачи исследования: 1. с помощью анализа митотического индекса определить митотоксическую активность донных отложений р. Урал; 2. с помощью ана-телофазного метода учета хромосомных аберраций в клетках меристематической ткани корешков лука Al. cepa определить мутагенную активность донных отложений некоторых участков р. Урал.

Материал исследования: лук Alliumcepa, донные отложения, отобранные в районе г. Орска. Методы: 1. Анализ митотического индекса в меристематической ткани проростков корешков лука Alliumcepa - определение митотоксической активности; 2. Ана-телофазный метод учета хромосомных аберраций (ХА) в меристематической ткани проростков корешков лука Alliumcepa - определение мутагенной активности

Результаты исследования. Изучение пространственного распределения генотоксической активности донных отложений показало наличие загрязнения р. Урал на исследуемых экотопах. Генотоксическая активность регистрировалась в том случае, если проба вызывала либо мутагенный, либо митотоксический эффект, либо оба эффекта одновременно.

Результаты анализа изменений величины митотического и фазных индексов свидетельствовали о наличии митотоксической активности донных отложений в изучаемых пробах, проявившейся в митозугнетающем и митозстимулирующем эффекте.

В черте г.Орска (станция 1) был выявлен наибольший митозугнетающий эффект (5,12 баллов), т.к. при действии водной вытяжкой донных отложений, отобранных на данной станции на апикальную ткань Al. cepa митотический индекс составил 14,28±0,23% при контроле 19,40±0,22%. Анализ длительности фазных индексов на данной станции позволил установить, что уменьшение пролиферативной способности меристемы связано с замедлением прохождения ана-телофазы: 15,11 по сравнению с контролем 25,46. Это значит, что в грунтах аккумулировались преимущественно вещества, повреждающие веретено деления или кинетохор хромосом, приводя тем самым к нарушению подвижности хромосом и задержке цитокинеза.

На станции 2 (пос. Новоказачий, расположенный выше г. Орска по течению р.Урал) был зарегистрирован слабый (2 балла) митозстимулирующий эффект. Величина митотического индекса составила 20,00 при контроле 19,40% (+0,6%). При этом была отмечена задержка митоза на проф- и ана-телофазе при одновременном ускорении прохождения метафазы. Величина профазного индекса (50,51%) оказалась меньше контроля (55,05) на 4,55%, а ана-телофазного почти на 14% (11,47 в исследуемой пробе, против 25,46 в контроле). При этом метафазный индекс наоборот ускорился на 18,53% (38,02 в исследуемой пробе и 19,49% в контроле).

Полученные результаты регистрируют митозугнетающий эффект в черте г. Орск, причем уменьшение пролиферативной способности меристемы связано с замедлением прохождения ана-телофазы. Это значит, что в грунтах аккумулировались преимущественно вещества, повреждающие веретено деления или кинетохор хромосом.

Анализ пространственного распределения мутагенов показал, что неблагоприятная генотоксическая ситуация сложилась в черте г. Орск (ст. 1). Частота хромосомных аберраций в клетках меристематической ткани Al. cepa при воздействии водной вытяжкой донных отложений, отобранных на данной станции, составила 12,03% при контроле 3,20%. Это соответствует слабому мутагенному эффекту (1 балл), но наибольшему по сравнению со всеми исследованными станциями в рамках комплексной работы. Анализ типов хромосомных аберраций выявил значительное превышение над контролем доли мостов и отставаний. Так, доля мостов составила 46,88% (при контроле 46,84%), а доля отставаний – 9,38% (при контроле 5,26%).

Данные результаты показывают мутагенный эффект в черте г. Орск. Вещества, которые привели к повреждению веретена деления или кинетохор хромосом, обусловив тем самым и нарушение подвижности хромосом и задержку цитокинеза (что было отмечено ранее), привели и к увеличению доли мостов и отставаний а, следовательно, были причиной мутагенной активности донных отложений.

Это могло быть вызвано не только присутствием мутагенов определенного механизма действия, но и митотоксикантами, которые повреждают нити веретена деления или кинетохор хромосом, способствуют задержке целой хромосомы при расхождении к полюсам, приводя тем самым к удлинению ана-телофазы.

Заключение. Анализ результатов мутагенного и митотоксического воздействия водных вытяжек донных отложений показал наличие загрязнения на всех исследованных (в рамках кмплексной работы) экотопах р. Урал. Наибольший мутагенный и митозугнетающий эффект был зарегистрирован в черте г. Орск, причем уменьшение пролиферативной способности меристемы связано с замедлением прохождения ана-телофазы. Это значит, что в грунтах аккумулировались преимущественно вещества, повреждающие веретено деления или кинетохор хромосом, приводя тем самым к нарушению подвижности хромосом и задержке цитокинеза. Данные поллютанты приводили и к увеличению доли мостов и отставаний и, следовательно, были причиной мутагенной активности донных отложений.

Аккумулирование мутагенов и митотоксикантов в донных отложениях реки Урал в черте г. Орск свидетельствует о неблагоприятной генотоксической ситуации в районе данного промышленного центра. Анализ нарушений фаз митоза и типов хромосомных аберраций показал присутствие в грунтах поллютантов одного направления действия: веществ, повреждающих кинетохор или нарушающих функции сократительных белков веретена деления, что приводит тем самым к нарушению расхождения хромосом.