Цитогенетические эффекты у Allium cepa L. при раздельном и сочетанном действии Cu, Zn и Ni

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2017, том 52, № 1, с. 183-190

УДК 635.25:574.24:576.316 doi: 10.15389/agrobiology.2017.1.183rus

ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ У Allium cepa L. ПРИ

РАЗДЕЛЬНОМ И СОЧЕТАННОМ ДЕЙСТВИИ Cu, Zn И Ni

Л.Н. УЛЬЯНЕНКО1, Е.В. РЕВА2, Б.И. СЫНЗЫНЫС2

В связи с загрязнением почв сельскохозяйственных угодий тяжелыми металлами (ТМ) необходимо изучать фито- и генотоксические эффекты у растений разных видов. Особенно важны наблюдения за действием повышенных концентраций биологически значимых металлов, таких как Си и Zn, а также металлов, обладающих выраженным токсическим эффектом даже при низких концентрациях. Как правило, экспериментальные исследования проводят на модельных объектах и изучают воздействие одного из металлов. При этом выбирают высокие концентрации металлов, многократно (в 100 раз и более) превышающие уровни реального загрязнения и величины предельно допустимого содержания в различных средах. Данные о сочетанном действии металлов в концентрациях, реально существующих в окружающей среде, практически отсутствуют, что препятствует разработке нормативов для ограничения воздействия ТМ на объекты экосистем и компоненты агробиоценозов. Целью представленной работы было изучение особенностей формирования цитогенетических эффектов в корневой меристеме лука репчатого (Allium cepa L.) под воздействием разных концентраций Си, Zn и Ni (раздельно и совместно). Эксперименты проводили в 4-кратной повторности. Корни лука (по 10 шт. на каждую повторность) проращивали в дистиллированной воде (контроль), растворах Cu(NO3)2'3H2O; Zn(N03^'6H20 и №(N03)2 '6^0. Концентрации солей металлов соответствовали предельно допустимым значениям в воде рыбохо-зяйственного (Си — 0,001 мг/л, Ni и Zn — 0,01 мг/л) и культурно-бытового (Си и Zn — 1,0 мг/л, Ni — 0,02 мг/л) назначения. Анализ хромосомных аберраций проводили в корневой меристеме лука. Исследовали временные давленые препараты, окрашенные ацетоорсеином. Учитывали ми-тотический индекс — долю клеток, находившихся в стадии митоза, от общего числа клеток в корневой меристеме, а также частоту аберрантных клеток и типы хромосомных аберраций. В каждом варианте просматривали 180-790 ана-телофазных клеток. Оценивали влияние каждого элемента и их разных сочетаний на цитогенетические показатели тест-объекта, определяли коэффициент антагонизма. Установлено, что ионы Си, Zn и Ni в неодинаковой степени подавляли деление клеток корневой меристемы лука, что определялось свойствами элемента. При относительно невысоких концентрациях металлов, равных ПДК в воде рыбохозяйственного назначения, частота аберрантных клеток по сравнению с контролем увеличивалась примерно в 3-7 раз. Повышение концентрации металлов в 1000, 100 и 2 раза (соответственно для Си, Zn и Ni) не приводило к пропорциональному возрастанию частоты аберрантных клеток. Было отмечено 2-кратное увеличение показателя. Изменения митотического индекса также оказались непропорциональны изменению концентрации металла в растворе для проращивания лука. Совместное присутствие ионов металлов в растворе для проращивания снижало величину генотоксического эффекта. Различия в реакции на раздельное и совместное присутствие металлов в растворе для проращивания свидетельствовали о конкурентном действии ионов металлов. Рассчитанные при полифакторном воздействии металлов значения коэффициентов антагонизма при разных концентрациях металлов и их сочетаний колебались от 0,20 до 0,40.

Ключевые слова: тяжелые металлы, Allium cepa, генотоксический эффект, коэффициенты антагонизма.

Интенсификация хозяйственной деятельности и усиление деграда-ционных процессов способны привести к повышению содержания поллю-тантов, в том числе тяжелых металлов (ТМ), в природных средах. Так, в ряде регионов Российской Федерации загрязнение почв тяжелыми металлами достигает достаточно высоких значений. Наибольшее загрязнение почв (в процентах от обследованной площади) отмечено для Cu (3,8 %) и Ni (2,8 %), по Zn этот показатель ниже (0,2 %) (1).

Токсичность ТМ для живых организмов детерминирована их концентрацией и физико-химическими свойствами, включая миграционную способность и биологическую доступность, что в конечном итоге определяет величину накопления химических элементов в органах и тканях (2). Аккумулируясь в почве, ТМ оказывают влияние на рост и развитие растений (3, 4), а также на состояние почвенной микробиоты (5), что напрямую или косвенно приводит к потерям урожая сельскохозяйственных культур. К

настоящему времени установлены основные механизмы закрепления ТМ в твердой фазе почвы (6). Это позволяет разрабатывать мероприятия по снижению содержания ТМ в почвенном растворе и уменьшению риска токсичности для сельскохозяйственных растений. Фитотоксический эффект достаточно хорошо изучен лишь для некоторых металлов (7-9). Недостаток информации о закономерностях формирования ответной реакции биологических систем на воздействие широкого спектра ТМ затрудняет оценку их истинной опасности для животных и растений.

Как правило, экспериментальные исследования проводят на модельных объектах при воздействии одного из металлов в разных, в том числе высоких, концентрациях, чтобы иметь возможность количественно оценить эффект. Вместе с тем в естественных условиях повышенные концентрации металлов, негативно воздействующие на компоненты ценоза, бывают ниже выбранных для опыта. Еще меньшее внимание уделяется полиэлементному воздействию, поскольку в этом случае значительно сложнее прогнозировать риски с учетом возможного взаимовлияния металлов и развития процессов синергизма или антагонизма (10). В исследованиях на проростках ячменя и пшеницы (11) показано уменьшение фи-тотоксического действия ионов Al3+ в присутствии ионов Fe3+, что, возможно, объясняется индуцированием синтеза белков, аналогичных транс-феррину или лактоферрину у животных, органических кислот или белков-фитохелатинов, которые инактивируют ионы Al3+. Выявлена сортовая чувствительность ячменя к действию ионов алюминия, которая носит генетический плейотропный характер (12).

Для сельскохозяйственной практики особенно важное значение имеет влияние повышенных концентраций биологически значимых металлов (С^ Zn) или металлов, проявляющих токсичность даже в малых количествах (Ni). Установлено, что эти элементы обладают выраженными мутагенными свойствами (13-15). Их соединения могут вызывать как класто-генные, так и анеугенные эффекты (включая нарушения процессов митоза и цитокинеза) (16). Индуцированное никелем и цинком подавление митоза объясняется перераспределением энергетических ресурсов клеток (ткани, организма) на синтез металлотионеинов, в то время как ионы меди повышают митотическую активность (17). Обнаружена достоверная корреляция между повреждением ДНК и содержанием меди (18).

Особое внимание уделяется поиску фиторемедиаторов (19, 20), исследованию закономерностей поглощения и распределения тяжелых металлов в различных частях растений (21, 22), в том числе в зависимости от сортовых особенностей (23), изучению селективного транспорта элементов из ризосферы в листья в онтогенезе (24), механизмов детоксикации тяжелых металлов у разных видов растений (25, 26).

Важное значение имеет изучение генотоксичности различных химических веществ по цитогенетическим и морфометрическим параметрам тест-объекта Allium cepa L. (27-29). С использованием этой тест-системы получены данные о токсических эффектах соединений меди, цинка и никеля как самостоятельно (концентрация CuСOз — 5 мг/л, ZnCl2 — 10 мг/л, NiCO3 — 0,7 мг/л) (17), так и в разных сочетаниях. Отмечено, что при совместном действии ионов металлов на корневую меристему лука репчатого митогенность ткани изменяется, в клетках усиливается белковый синтез.

Как правило, для работы берутся достаточно высокие концентрации металлов. Так, в сообщении Р.Ф. Гариповой (17) они существенно превышали предельно допустимые значения для вод рыбохозяйственного (в 100-1000 раз) и культурно-бытового (более чем в 2 раза) назначений.

Изучение эффектов малых концентраций металлов и установление величины их генотоксичности более актуально, поскольку важно не только в научном, но и в практическом аспекте, особенно в случае полиэлементного загрязнения. Кроме того, для разных сочетаний элементов отсутствуют данные по коэффициентам антагонизма, что не дает возможности в полной мере определить взаимообусловленный эффект, тогда как синергизм и антагонизм должны учитываться при определении риска воздействия тяжелых металлов на живые организмы.

Мы впервые оценили воздействие меди, цинка и никеля, взятых в концентрациях, соответствующих реальным значениям их предельно-допустимого содержания в воде разного хозяйственного назначения, на ци-тогенетические параметры Allium cepa L. Такой подход позволил сравнить эффекты ТМ при концентрациях, различающихся в 1000, 100 и 2 раза, и выявить взаимное ингибирование токсического эффекта разных металлов при их сочетанном действии.

Целью нашей работы было изучение влияния меди, цинка и никеля на развитие цитогенетических эффектов в корневой меристеме лука репчатого (Allium cepa L.) при разных концентрациях металлов, в условиях моно- и полиэлементного загрязнения, а также определение коэффициентов антагонизма.

Методика. Объектом исследования служили растения лука репчатого сорта Штуттгарден ризен. Эксперименты проводили в 4-кратной повторности в лабораторных условиях. Лук-севок одинакового размера (1,5-1,7 см) отбирали по 10 шт. на каждую повторность варианта опыта. Корни лука проращивали в дистиллированной воде (контроль), растворах Cu(NO3)2 • 3H2O; Zn(NO3)2 • 6H2O и Ni(NO3)2 • 6H2O. При изучении соче-танного действия раствор для проращивания содержал одновременно ионы Zn2+ + Ni2+, Zn2+ + Си2+, Си2+ + Ni2+ и Zn2+ + Ni2+ + Cu2+. Концентрации солей соответствовали предельно допустимым значениям в воде рыбохозяйственного назначения (ПДКрх): для ионов Си — 0,001 мг/л, Ni и Zn — 0,01 мг/л; в воде культурно-бытового назначения (ПДКк-б): для Си и Zn — 1 мг/л, Ni — 0,02 мг/л.

Анализ хромосомных аберраций проводили в корневой меристеме лука. Для этого через 72 ч от луковиц отсекали корни длиной около 1 см и фиксировали в уксусном спирте (3:1), затем промывали в 80 % спирте. Исследовали временные давленые препараты, окрашенные ацетоорсеином. Учитывали митотический индекс (МИ) — долю клеток, находящихся в стадии митоза, от общего числа клеток в корневой меристеме, а также частоту аберрантных клеток (ЧАК) и типы хромосомных аберраций (30). В каждом варианте просматривали 180-790 ана-телофазных клеток.

Влияние тяжелых металлов оценивали по отклонению усредненных для варианта значений соответствующих показателей от их величин в контроле. Коэффициент антагонизма (АК) рассчитывали по формуле (31): АК = SMe1+Me2/(SMe1 + SMe2), где SMe1+Me2 — доля аберрантных клеток при совместном действии двух металлов за вычетом значения спонтанного фона аберраций (доля аберрантных клеток в контроле); SMe1 и SMe2 — доля аберрантных клеток при действии одного из металлов за вычетом значения спонтанного фона аберраций (доля аберрантных клеток в контроле). При действии трех металлов коэффициент антагонизма вычисляли по

формуле: АК = SMe1+Me2+Me3/(SMe1 + SMe2 + SMe3).

Статистическую обработку данных проводили в программе Microsoft Ехсе1. Достоверность различий между вариантами устанавливали на основе парного двухвыборочного ¿-теста для средних. В таблицах представлены

средние значения (Х) и стандартная ошибка средней (±х).

Результаты. Установлено, что ионы Си, Zn и Ni, присутствовавшие в растворе для проращивания, в разной степени подавляли деление клеток корневой меристемы лука (табл. 1).

1. Цитогенетические показатели при действии Си, Zn и Ni в разном сочетании на корневую меристему лука репчатого

Вариант Число просмотренных ана-телофазных клеток Частота аберрантных клеток, % Митотический индекс, % Тип хромосомной аберрации

Вода рыбохозяйственного назначения

Си 725±7 3,10±0,39а б 14,53±0,58б г д m, f

Zn 500±5 2,7210,46a б д 10,91±0,41a д m, f

Ni 424±4 4,23±0,60a в г д 10,43±0,38a г д m, f

Си + Zn 585±6 1,78±0,21 9,91±0,48 m, f

Zn + Ni 550±5 2,58±0,51 12,41±0,66 m, f, 3p

Ni + Си 279±3 2,92±0,49 7,82±0,65 m, f

Си + Zn + Ni 571±6 2,82±0,34 9,09±0,47 m, f

Контроль 781±8 0,58±0,23 15,12±0,73 m

Вода культурно-бытового назначения

Си 314±4 6^0,82^ б г д 7,24±0,46a г m, f

Zn 333±3 5,16±0,90a б г д 8,77±0,41a д m, f, 3p

Ni 438±4 7,76±1,37a г д 9,96±0,40a в, г, д m, f, g

Си + Zn 391±4 3,03±0,20 8,97±0,45 m, f

Zn + Ni 324±3 3,04±0,39 7,35±0,34 m, f

Ni + Си 177±2 3,83±0,80 6,32±0,42 m, f

Си + Zn + Ni 347±4 3,85±0,54 7,13±0,40 m, f

Контроль 781±8 0,58±0,23 15,12±0,73 m

Примечание. Использованы концентрации, равные предельно допустимым в воде рыбохозяйственного (ПДКрх) и культурно-бытового (ПДКк-б) назначения. ПДКрх: Си — 0,001 мг/л, Zn — 0,01 мг/л, № — 0,01 мг/л; ПДКк-б: Си — 1 мг/л, Zn — 1 мг/л, № — 0,02 мг/л; контроль — дистиллированная вода; f — фрагмент, т — мост, g — отставание, 3р — трехполюсность.

а, б, в, г Различия достоверны при р < 0,05 по отношению соответственно к контролю, вариантам Си + Zn, Zn + №, № + Си и Си + Zn + N

Генотоксический эффект эссенциальных для растений металлов (меди и цинка), был достаточно близким, а никеля — существенно выше: ЧАК (%) в корневой меристеме лука при концентрации Си 0,001 мг/л повысилась в 5,3 раза по сравнению с контролем, при концентрации 0,01 мг/л — в 4,7 раза (см. табл. 1). При увеличении концентрации Си и до 1 мг/л (ПДКк-б) ЧАК возрастала по сравнению с контролем соответственно в 11,3 и 8,9 раза (см. табл. 1). Для никеля отмечали повышение ЧАК в 7,3 и 13,4 раза при ПДКрх и ПДКк-б.

При увеличении концентраций солей металлов в растворе для проращивания с ПДКрх до ПДКк-б наблюдалось уменьшение МИ. Для Си МИ снижался в 2,0 раза, для — в 1,3 раза, для № различия оказались несущественными (10,43±0,38 и 9,96±0,40 соответственно для ПДКрх и ПДКк-б). То есть изменения МИ были непропорциональны увеличению содержания металла в растворе. Аналогичные явления наблюдали и в отношении других металлов, например Cd (32, 33).

Действие солей ТМ на растения носит комплексный характер с широким спектром мишеней, чем и объясняются разнообразные нарушения, фиксируемые на всех уровнях организации биологического объекта (17, 34). Цинк и медь относятся к наиболее важным биоактивным (эссен-циальным) химическим элементам и участвуют в различных метаболических процессах. Роль никеля менее изучена. Как правило, он рассматривается в качестве токсичного элемента для большинства растений (8), подтверждено его участие в некоторых ферментативных реакциях у бобовых. Большинство видов растений обладают высокой толерантностью к избытку солей металлов в почвах благодаря механизмам ограничения поступления металлов и их детоксикации в клетках. В лабораторных исследованиях показано, что ТМ в концентрации 10-6-10-3 М вызывают цитогенетические

нарушения в клетках апикальной меристемы Allium cepa L. (16). Рейтинг солей ТМ по способности индуцировать хромосомные аберрации представлен рядом ZnSO4 > Pb(CH3COO)2 > Al(NO3)3 = NiSO4 > CdCl2 > CuSO4. При этом наиболее сильный антимитотический эффект отмечали у Ni (почти в 70 раз по сравнению с контролем увеличивался процент отставания хромосом, мультиполярных анафаз, К-митозов). Ионы Ni также оказались самым сильным индуктором нарушения цитокинеза (16).

В наших исследованиях только для никеля в концентрациях, равных ПДКк-б, было выявлено отставание хромосом (см. табл. 1). На стадии анафазы и телофазы мы наблюдали два типа аберраций — ацентрические фрагменты и мосты.

Присутствие в растворе для проращивания корешков лука одновременно двух металлов уменьшало токсический эффект каждого из них. В вариантах, где раствор содержал ионы меди, частота аберраций хромосом в присутствии цинка достоверно снижалась в 1,7 и 2,2 раза (соответственно для ПДКрх и ПДКк-б) по сравнению с ЧАК для меди. В сочетании меди с ионами никеля ЧАК уменьшалась менее значимо — в 1,06 и 1,70 раза. При одновременном действии Си, Zn и Ni в концентрациях, равных ПДКрх, ЧАК либо не достигала значений при раздельном действии металлов (для Си и Ni), либо оказывалась сопоставимой с ними (для Zn) (см. табл. 1). При ПДКк-б и сочетанном воздействии металлов ЧАК всегда была ниже значений при их раздельном воздействии (см. табл. 1). ЧАК^ и ЧАК^+Zn+Ni различались в 2 раза.

2. Коэффициент антагонизма при действии Для ПДКрх мигошче-

Cu, Zn и Ni в разном сочетании на кор- ский индекс при сочетанном

невую меристему лука репчатого (Allium эффекте металлов был ниже

cePa L.) МИ при раздельном воздей-

Вариант | ПДКрх | ПДКк-б ствии, кроме МИzn+Ni, когда

Си + Zn 0,31 0,26 наблюдали увеличение пока-

Zn + Ni 0,37 0,24

Ni + Си о'4о 027 зателя как по сравнению с

Си + Zn + Ni 0,28 0,20 МИ2п, так и МИ№. Напро-

тив, для ПДКк-б изменения

Примечание. Использованы концентрации, равные предельно допустимым в воде рыбохозяйственного (ПДКрх) и культурно-бытового (ПДКк-б) назначения. ПДКрх: Си — МИ при парном сочетании 0,001 мг/л, Zn — 0,01 мг/л Коэффициент антагонизма рассчитан по частоте аберрантных клеток.

металлов колебались, а в присутствии трех металлов (Си, Zn и Ni) МИ был ниже, чем для Zn или Ni. Такие различия в реакции на раздельное и совместное присутствие металлов в растворе свидетельствуют о конкурентном действии ионов металлов (34). При этом в паре Zn + Ni (ПДКрх) появился новый тип хромосомных нарушений — трехполюсность. При росте концентрации металлов до значений ПДКк-б трехполюсность отмечали только для Zn.

Значения коэффициентов антагонизма, рассчитанных по ЧАК (табл. 2), при ПДКк-б колебались от 0,20 (для Си + Zn + Ni) до 0,27 (для Ni + Си). При ПДКрх этот показатель составлял от 0,28 (для Си + Zn + Ni) до 0,40 (для Ni + Си). Следует отметить, что независимо от концентраций наибольшее и наименьшее значения коэффициента антагонизма были характерны для одних и тех же компонентов смеси металлов.

Таким образом, установлено генотоксическое действие ионов тяжелых металлов на клетки корневой меристемы лука репчатого Allium cepa L. при концентрациях элементов, соответствующих значениям ПДК в воде рыбохозяйственного и культурно-бытового назначений. Даже при относительно невысоких концентрациях металлов (Си — 0,001 мг/л, Ni и Zn —

0,01 мг/л) частота аберрантных клеток по сравнению с контролем увеличивалась примерно в 3-7 раз. В случае сочетанного действия ионов металлов наблюдалось взаимное ингибирование эффектов, наиболее выраженное в варианте Си + Zn. Повышение количества металлов до ПДКк-б увеличивало показатели генотоксичности до 2-кратных значений, но не было пропорционально возрастанию концентрации элементов. При этом спектр аберраций хромосом для эссенциальных (Си, Zn) и токсичного (Ni) элементов оказался различным: для никеля при ПДКк-б выявлено отставание хромосом. Значения коэффициентов антагонизма (по частоте аберрантных клеток) при ПДКк-б колебались в зависимости от сочетания металлов. Выявленные закономерности раздельного и комбинированного действия металлов на корневую меристему должны учитываться при мониторинге как водных экосистем, так и почвенных биоценозов, подвергающихся соче-танному действию тяжелых металлов, а также при оценке экологического риска для различных типов экосистем, испытывающих полифакторное влияние химических элементов.

Медицинский радиологический научный центр Поступила в редакцию

им. А.Ф. Цыба — филиал ФГБУ «Национальный 18января 2016 года

медицинский исследовательский радиологический центр» Минздрава России,

249036 Россия, Калужская обл., г. Обнинск, ул. Королева, 4, e-mail: ouManenko@yandex.ru;

2Обнинский институт атомной энергетики — филиал ФГАОУ ВПО Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»,

249040 Россия, Калужская обл., г. Обнинск, Студгородок, 1, e-mail: revka@inbox.ru, synzynys@obninsk.ru

Sel'skokhozyaistvennaya biologiya [Agricultural Biology], 2017, V. 52, № 1, pp. 183-190

CYTOGENETIC EFFECTS IN Allium сepa L. RESULTED FROM

SEPARATE AND COMBINED EXPOSURE TO Си, Zn AND Ni

L.N. Ul'yanenko1, E.V. Reva2, B.I. Synzynys2

1A.F. Tsyb Medical Radiological Research Centre — Branch of the National Medical Research Radiological Centre, Ministry of Health of the Russian Federation, 4, и1. Koroleva, Obninsk, Kaluga Province, 249036 Russia, e-mail ouManenko@yandex.ru;

2Obninsk Institute for Nuclear Power Engineering — Branch of the National Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute), 1, Studgorodok, Obninsk, Kaluga Province, 249040 Russia, e-mail rev-ka@inbox.ru, synzynys@obninsk.ru The authors declare no conflict of interests

Received January 18, 2016 doi: 10.15389/agrobiology.2017.1.183eng

Abstract

Heavy metal contaminations of agricultural lands necessitate the study of phyto- and geno-toxic effects in plants of different types. The impact of elevated concentrations of biologically essential metals, e.g. Cu and Zn, and the metals with a pronounced toxic effect even at low concentrations is of special importance. Generally, the model objects (e.g. Allium cepa L.) are used to simulate the impact of one of the metals. In this case the concentration chosen is greater (100 times or more) than the levels of actual contamination and maximum permissible concentrations in different environments. Data on the combined action of metals at concentrations actually existing in the environment are practically not reported, which prevents the development of standards to limit their impact on ecosystems and agrobiocenoses. Our objective was to compare the cytogenetic changes in the root meristem of Allium cepa exposed to different concentrations of Cu, Zn and Ni separately and com-binedly. Experiments were carried out in 4-fold replication. The roots of onion plants (10 per replication) were germinated in distilled water (control) or Cu(NO3)2 • 3H2O, Zn(NO3)2 • 6H2O and Ni(NO3)2 • 6H2O solutions. Salt concentrations corresponded to the maximum permissible concentrations in water for fish-farming (Си — 0.001 mg/l, Ni and Zn — 0.01 мg/1) and for household purposes (Си and Zn — 1.0 mg/l, Ni — 0.02 mg/l). Chromosome aberrations were viewed in 180790 cells of onion root tips in fresh crush preparations after acetic-orcein staining. We estimated the

mitotic index calculated as the fraction of mitotic cells to the total number of cells in the root meristem, the frequency of aberrant cells, and the types of chromosomal aberrations. The influence of each element and their various combinations on cytogenetic parameters was compared that allowed us to determine the coefficient of antagonism. It has been shown that Cu, Zn and Ni ions, as depending on their properties, inhibited cell division in onion root meristem to varying degrees. At relatively low concentrations of metals, equal to the MPC in water for fish-farming, the frequency aberrant cells was about 3 to 7 times higher as compared to the control. An increased metal concentrations (1000-fold, 100-fold, and 2-fold for Cu, Zn and Ni, respectively) did not lead to a proportional increase in the frequency of aberrant cells which was only two times as much as that in control. Changes in the mitotic index were also disproportionate to the metal concentration in the solution. When combined, the metal ions had lower genotoxic effect as compared to their individual activity. The differences between separate and combined effects are indicative of ion competition. The calculated coefficients of antagonism in the experiment ranged from 0.20 to 0.40.

Keywords: Allium cepa L., heavy metals, genotoxic effect, coefficients of antagonism. REFERENCES

1. Borisochkina T.I., Vodyanitskii Yu.N. Byulleten' Pochvennogo instituta im V.V. Dokuchaeva, 2007, 60: 82-89 (in Russ.).

2. Chernykh N.A., Ovcharenko M.M. Tyazhelye metally i radionuklidy v biogeotsenozakh [Heavy metals and radionuclides in ecosystems]. Moscow, 2002 (in Russ.).

3. Fj a llborg B., Li B., Nilsson E., Dave G. Toxicity identification evaluation of five metals performed with two organisms (Daphnia magna and Latuca sativa). Arch. Environ. Con-tam. Toxicol., 2006, 50: 196-204 (doi: 10.1007/s00244-005-7017-6).

4. Ul'yanenko L.N., Filipas A.S., Loi N.N., Stepanchikova N.S., Krug-lo v S.V. Agrokhimiya, 2010, 3: 70-74 (in Russ.).

5. Kolesnikov S.I., Evreinova A.V., Kazeev K.Sh., Val'kov V.F. Pochvovedenie, 2009, 8: 1007-1013 (in Russ.).

6. Vodyanitskii Yu.N. Tyazhelye i sverkhtyazhelye metally i metalloidy v pochvakh [Heavy metals, super heavy elements and metalloids in soils]. Moscow, 2009 (in Russ.).

7. Barcukova V.S. Fiziologo-geneticheskie aspekty ustoichivosti rastenii k tyazhelym metallam. Analiticheskii obzor [Physiolofical and genetic aspects of plant resistance to heavy metals — an analytical review]. Novosibirsk, 1997 (in Russ.).

8. Amosova N.V., Tazina I.A., Synzynys B.I. Fito- i genotoksicheskoe deistviya ionov zheleza, kobal'ta i nikelya na fiziologicheskie pokazateli rastenii razlichnykh vidov. Sel'skokhozyaistvennaya biologiya [Agricultural Biology], 2003, 5: 49-54 (in Russ.).

9. Sanita di Toppi L., Gabbrielli R. Response to cadmium in higher plants. Environ. Ekhr. Vot., 1999, 41: 105-130 (doi: 10.1016/S0098-8472(98)00058-6).

10. Synzynys B.I., Amosova N.V., Ulyanenko L.N. Sensitivity of barley varieties to aluminum ions: separately effects and combine with iron ions. American Journal of Plant Sciences, 2013, 4: 49-52 (doi: 10.4236/ajps.2013.412A1007).

11. Amosova N.V., Synzynys B.I. Sel'skokhozyaistvennaya biologiya [Agricultural Biology], 2005, 1: 85-87 (in Russ.).

12. Amosova N.V., Synzynys B.I., Ul'yanenko L.N. Doklady RASKHN, 2005, 5: 6571 (in Russ.).

13. White P.A., Claxton L.D. Mutagens in contaminated soil: a review. Mutat. Res., 2004, 567: 227-345 (doi: 10.1016/j.mrrev.2004.09.003).

14. Kasprzak K.S., Sunderman F.W. Jr., Salnikow K. Nickel carcinogenesis. Mutat. Res., 2003, 533: 67-97 (doi: 10.1016/j.mrfmmm.2003.08.021).

15. Yildiza M., Cigerci I.H., Konuk M., Fidan A.F. Determination of genotoxic effects of copper sulphate and cobalt chloride in Allium cepa root cells by chromosome aberration and comet assays. Chemosphere, 2009, 375: 934-938 (doi: 10.1016/j.chemosphere.2009.01.023).

16. Dovgalyuk A.I., Kalinyak T.B., Blyum Ya.B. Tsitologiya i genetika, 2001, 35(2): 310 (in Russ.).

17. Garipova R.F. Biotestirovanie i ekoanaliz v monitoringe territorii, podverzhennykh mikro-elementnomu zagryazneniyu. Avtoreferat doktorskoi dissertatsii [Bioassay and environmental analysis in control of the areas contaminated with heavy metals. DSci Thesis]. Orenburg, 2011 (in Russ.).

18. Oganesyan G.G., Simonyan A.E., Gabrielyan B.K., Minasyan S.G., Arutyunyan R.M. Biologicheskii zhurnal Armenii, 2012, 4: 64-70 (in Russ.).

19. Vasil'eva N.V. Vestnik Orenburgskogo gosudarstvennogo universiteta, 2014, 6: 13-17 (in Russ.).

20. M e h a r g A.A. Mechanism of plant resistance to metal and metabolloid ions and potential biotechnological applications. Plant Soil, 2005, 274: 163-174 (doi: 10.1007/s11104-004-0262-z).

21. Clemens S., Palmgren M.G., Kramer U. A long way ahead: understanding and engineering plant metal accumulation. Trends Plant Sci., 2002, 7: 309-315 (doi: 10.1016/S1360-1385(02)02295-1).

22. H a y d o n M.J., C o b b e t C.S. Transporters of ligands for essential metal ions in plants. New Phytol., 2007, 174: 499-506 (doi: 10.1111/j.1469-8137.2007.02051.x).

23. Dunbar K.R., McLaughlin M.J. The uptake and partitioning of cadmium in two cultivars of potato (Solanum tuberosum L.). J. Exp. Bot, 2003, 54(381): 349-354 (doi: 10.1093/jxb/erg016).

24. Page V., Feller U.R.S. Selective transport of zinc, manganese, nickel, cobalt and cadmium in the root system to the leaves in young wheat plants. Ann. Bot., 2005, 96: 425-434 (doi: 10.1093/aob/mci189).

25. H ay do n M.J., Cobbet C.S. A novel major facilitator superfamily protein at the tonoplast influences zinc tolerance and accumulation in Arabidopsis. Plant Physiol., 2007, 143: 1705-1719 (doi: 10.1104/pp.106.092015).

26. Devi S.R., Prasad M.N.L. Antiokhidant capacity of Brassica juncea plants exposed to elevated levels of copper. Rus. J. Plant Physiol., 2005, 52(2): 205-208.

27. Lerda D., Biagi Bistoni M., Pelliccioni P., Litterio N. Allium cepa as a biomonitor of ochratoxin A toxicity and genotoxicity. Plant Biol., 2010, 58: 1-4.

28. Olorunfemi D., Iogieseri U.M., Akinboro A. Genotoxicity screening of industrial effluents using onion bulbs (Allium cepa L.). Journal of Applied Sciences and Environmental Management, 2011, 211-216 (doi: 10.4314/jasem.v15i1.65700).

29. L e m e D.M., Marin-Morales M.A. Chromosome aberration and micronucleus frequencies in Allium cepa cells exposed to petroleum polluted water — a case study. Mutat. Res., 2008, 650: 80-86 (doi: 10.1016/j.mrgentox.2007.10.006).

30. Pausheva Z.P. Praktikum po tsitologii rastenii [Practical works in plant cytology]. Moscow, 1988 (in Russ.).

31. Pet in V.G., Synzynys B.I. Kombinirovannoe vozdeistvie faktorov okruzhayushchei sredy na biologicheskie sistemy [The combined impact of environmental factors on biological systems]. Obninsk, 1998 (in Russ.).

32. Geras'kin S.A., Kim J.K., Dikarev V.G., Oudalova A.A., Dikareva N.S., Spirin Ye.V. Cytogenetic effects of combined radioactive (137Ss) and chemical (Cd, Pb, and 2,4-D herbicide) contamination on spring barley intercalar meristem cells. Mutat. Res., 2005, 586: 147-159 (doi: 10.1016/j.mrgentox.2005.06.004).

33. S t ep a nc hiko v a N.S., Ul'yanenko L.N., Filipas A.S., Kruglov S.V. Sel'skokhozyaistvennaya biologiya [Agricultural Biology], 2008, 5: 28-32 (in Russ.).

34. Titov A.F., Talanova V.V., Kaznina N.M., Laidinen G.F. Ustoichivost' rastenii k tyazhelym metallam [Plant resistance to heavy metals]. Petrozavodsk, 2007 (in Russ.).