Критический уровень радиационного повреждения апикальной меристемы корня и механизмы ее восстановления у Pisum sativum L.

Abstract

Для определения критического уровня радиационного повреждения апикальной меристемы главного корня построены дозовые зависимости ростовых и цитогенетических параметров в диапазоне доз от 2 до 20 Гр и проанализированы причинные связи между частотой хромосомных аберраций и гибелью ткани, органа и организма. Сопоставление частот аберрантных анафаз и поклеточного распределения аберраций, с одной стороны, прироста массы проростков и выживаемости меристемы, с другой, позволило оценить 44–48%-ный уровень частоты аберрантных анафаз в корневой меристеме как критический. Превышение этого уровня приводит к запусканию в меристеме суицидной программы через индукцию мультиаберрантных повреждений и интерфазной гибели клеток. Предполагается, что в механизмах восстановления важную роль играет клеточная конкуренция между клонами нормальных, аберрантных с единичными перестройками и мультиаберрантными клетками. При превышении 50%-ного уровня возможно полное или частичное восстановление апикальной меристемы корня за счет регенерации. Критическим показателем повреждения апикальной меристемы корня, при котором еще возможна его регенерация, является около 70 % хромосомных аберраций. Однако этих локальных процессов регенерации недостаточно для восстановления морфогенеза и выживания проростков.

Для визначення критичного рівня ушкодження апікальної меристеми кореня, індукованого гострим опроміненням в діапазоні доз від 2 до 20 Гр, побудовано різні дозові залежності ростових та цитогенетичних параметрів. Співставлення частоти аберантних анафаз і поклітинного розподілу аберацій, з одного боку, і приросту фітомаси, виживаності меристеми і регенерації кореня, з іншого, дозволило оцінити 44–48%-вий рівень частоти аберантних анафаз як критичний. Перевищення цього рівня пошкодження призводить до запускання в меристемі суїцидної програми через індукцію мультиаберантних пошкоджень та інтерфазної загибелі клітин. Припускається, що в механізмах відновлення при допороговому рівні пошкодження головну роль виконує клітинна конкуренція між клонами нормальних клітин, аберантних клітин, які мають 1 або 2 ушкодження, і мультиаберантними клітинами. Регенерація забезпечує повне або часткове відновлення апікальної меристеми головного кореня, однак цих локальних процесів недостатньо для відновлення морфогенезу і виживання проростків при значному перевищенні порога пошкодження.

The dose dependencies of growth and cytogenetical values have been built to determine the critical level of root apical meristem damage induced by cute irradiation in the range from 2 to 20 Gr. We have analyzed the frequencies of aberrant anaphases and the aberration distribution per cell, on the one hand, and the growth of biomass, the survival and regeneration of the root meristem, on the other hand. The critical level of damage to the stem apical meristem and root of seedlings was defined as 44–48 % of aberrant anaphase. Exceeding of this level leads to the launch of suicidal program through induction of multiaberrant damages and interphase cell death. It appears that competition of clones of non-aberrant cells, the cells bearing 1 and 2 damages and multiaberrant cells plays the primary role in the mechanisms of recovery. The regeneration provides full or partial restoration of the main root apical meristem. However these local processes are insufficient to restore morphogenesis and survival of seedlings in excess of the critical level damage.