Дисморфогенез сперматозоидов, индуцируемый хлоридом цинка

№ 6 (60), 2009 г.

Аграрный вестник Урала

47

Биология

наблюдается у всех изученных сортов яблони (от 82 до 866 мг/100 г). В плодах сортов яблони селекции ВНИ-ИСПК содержится от 147 до 639 мг/ 100 г Р-активных веществ. Особый интерес представляют сорта с высоким содержанием в плодах Р-актив-ных веществ и повышенным содержанием АК. К таким относятся сорта селекции института Чистотел - 460 мг/ 100 г и 14,6 мг/100 г; Вита - 486 и 21,4 мг/100 г; Орловский пионер - 514 и 14,8 мг/100 г соответственно. Плоды сорта Утренняя звезда обладают высоким содержанием Р-активных веществ (624 мг/100 г) и суммы сахаров (12,0%). Кроме высокого содержания Р-активных веществ плоды сортов Афродита (486 мг/100 г), Орловский пионер (514 мг/100 г) и Кандиль орловский (558 мг/100 г) характеризуются повышенным содержанием пектиновых веществ: 15,0%, 14,5% и 14,0% соответственно.

Большинство новых сортов селекции ВНИИСПК превосходят по содер-

жанию Р-активных веществ широко распространенные контрольные сорта Северный синап - 137 мг/100 г, Осеннее полосатое - 248 мг/100 г, Папиров-ка - 259 мг/100 г.

Изучение 152 элитных и отборных сеянцев яблони показало, что сеянцы с содержанием в плодах Р-активных веществ не менее 400 мг/100 г превосходили по этому показателю лучшего родителя, то есть наблюдалась положительная трансгрессия. О положительном доминировании при наследовании Р-активных веществ в плодах гибридного потомства яблони ранее сообщала В.В. Вартапетян [17]. Большое варьирование по содержанию в плодах Р-активных веществ наблюдалось у сеянцев в пределах одной гибридной семьи. Например, в семье Ренет Черненко х Орлик - от 109 мг/100 г до 622 мг/100 г, в семье Антоновка краснобочка х БР0523 - от 267 мг/100 г до 667 мг/100 г, в семье Мекинтош х Бессемянка мичуринская - от 123 до

515 мг/100 г и в семье Антоновка обыкновенная х 814 - от 167 до 478 мг/100 г.

Рекордное содержание в плодах витамина Р (1460 мг/100 г) было отмечено у сеянца 18-36-135, полученного в результате ступенчатого скрещивания [Бабушкино х 12-19-47 (Неизвестный сеянец х Несравненное)].

Выводы

Анализ сортового и гибридного фондов яблони, изученных во ВНИИСПК, показывает высокую вариабельность биохимического состава у плодов яблони и дает возможности селекционеру создания новых сортов с высоким содержанием в плодах сахаров, витаминов С и Р в комплексе с другими хозяйственными признаками. Селекция яблони на повышенное содержание в плодах сахаров, витаминов С и Р имеют большие перспективы, так как внедрение в производство таких сортов позволит увеличить пищевую и лечебно-профилактическую ценность плодов без дополнительных затрат невосполнимых источников.

Литература

1. Седов Е. Н., Макаркина М. А., Левгерова Н. С. Биохимическая и технологическая характеристика плодов генофонда яблони. Орел : ВНИИСПК, 2007. 310 с.

2. Помология. В 5 т. Т. 1 : Яблоня / под общ. ред. Е. Н. Седова. Орел : ВНИИСПК, 2005. 576 с.

3. Программа и методика сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур / под ред. Е. Н. Седова и Т. П. Огольцо-вой. Орел : ВНИИСПК, 1999. 608 с.

4. Методы биохимического исследования растений. Л. : Агропромиздат, 1987. 430 с.

5. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта. М. : Агропромиздат, 1985. 352 с.

6. Брюбейкер Д. Л. Сельскохозяйственная генетика. М., 1966. 223 с.

7. Жученко А. А. Адаптивное растениеводство (эколого-генетические основы): теория и практика. М. : Агрорус, 2008. 814 с.

8. Седов Е. Н., Седова 3. А. Перспективы селекции яблони на улучшение химического состава плодов // Селекция яблони на улучшение качества плодов : сб. ст. Орел, 1985. С. 18-26.

9. Комплексная программа по селекции семечковых культур в России на 2001-2010 гг. Орел : ВНИИСПК, 2001. 31 с.

10. Седова 3. А. Биохимическая характеристика плодов // Каталог сортов яблони (сортовой фонд и его использование).

Орел : Орловск. отд. Приок. кн. изд-ва, 1981. С. 74-84.

11. Макаркина М. А., Седов Е. Н., Павел А. Р Трансгрессии биохимического состава плодов при селекции яблони // Вестник

РАСХН. 2007. № 2. С. 55-58.

12. Метлицкий Л. В. Основы биохимии плодов и овощей. М. : Экономика, 1976. 349 с.

13. Седов Е. Н., Седова 3. А. Селекция яблони на улучшение химического состава плодов. Орел : Орловск. отд. Приок. кн. изд-ва, 1982. 120 с.

14. Седов Е. Н., Седова 3. А., Курашев О. В., Соколова С. Е. Роль ступенчатых скрещиваний в селекции яблони на повышенное содержание аскорбиновой кислоты в плодах // Вестник с.-х. науки. 1991. № 9. С. 140-145.

15. Седов Е. Н., Седова 3. А., Соколова С. Е. Ступенчатые скрещивания в селекции яблони на повышенное содержание аскорбиновой кислоты в плодах // Селекция и сорторазведение садовых культур : сб. ст. Орел : ВНИИСПК, 1998. С. 53-59.

16. Вигоров Л. И. Селекция яблони на повышенную витаминность плодов : труды I Всесоюзной конф. по биологически активным веществам плодов и ягод. Свердловск, 1961. С. 169-179.

17. Вартапетян В. В. Наследование витамина С и Р-активных веществ в связи с селекцией яблони на высокую витаминность // Биологически активные вещества плодов и ягод : материалы V Всесоюзного семинара (27-28 марта 1975 г., Москва). М., 1976. С. 47-49.

ДИСМОРФОГЕНЕЗ СПЕРМАТОЗОИДОВ, ИНДУЦИРУЕМЫЙ ХЛОРИДОМ ЦИНКА

Т.М. ВЛАДИМЦЕВА,

кандидат биологических наук, доцент,

Красноярский ГАУ, г. Красноярск

Ключевые слова: сперматозоиды, аномальные формы, хлорид цинка.

Интенсификация процессов в промышленном производстве способствует росту техногенного загрязнения биосферы. В первую очередь представляют интерес металлы, которые

наиболее широко и в значительных объемах используются в производственной деятельности человека и таят в себе серьезную опасность с точки зрения их биологической актив-

ности и токсических свойств. К ним относят Pb, As, Cd, Zn, Co, Ni и др. [1, 2]. Для многих тяжелых металлов характерны эффекты токсичности, затра-

Spermatozoids, abnormal forms, zinc chloride.

48

Аграрный вестник Урала

№ 6 (60), 2009 г.

Биология

Таблица

Морфологические формы сперматозоидов (в %), индуцируемые хлоридом цинка

Серия Морфологи- чески нормальные спермато- зоиды Сперматозоиды с патологией шейки Сперматозоиды с аномалиями хвоста Сперматозоиды с закрученным хвостом Сперматозоиды с другими видами патологии хвоста Сперматозоиды с аномальными размерами головки

Контроль 25,8±1,4 5,5±0,9 15,7±1,9 10,5±1, 9 2,3±0,5 0,9±0,18

10 мг/кг 21,3±0,3 5,6±0,7 19,0± 1,1* 17,5±2,1** 2,8±0,3 1,7±0,3

30 мг/кг 18,9±1,3** 5,8±0,6 25,4±2,0** 22,0±2,8** 4,3±0,5* 2,1±0,1**

40 мг/кг 14,4±1,7** 5,9±0,5 40,2±1,9** 32,0±0,8** 5,1 ±0,4* 3,0±0,12*

гивающие такие основополагающие функции живых организмов, как воспроизводство и биопродуктивность. Следовательно, они могут оказывать общетоксическое, генотоксическое, гонадотоксическое и эмбриотоксичес-кое действие [3, 4]. Известно, что наиболее чувствительным к неблагоприятным факторам окружающей среды является сперматогенный эпителий с постоянной продукцией и сменой клеточной популяции половых клеток [4,

5, 6]. Поэтому интересным представлялось изучение действия хлорида цинка в различных дозах на гаметогенные клетки мышей.

Цель и методика исследований

Целью нашей работы явилась оценка гонадотоксического эффекта хлорида цинка на половые клетки самцов мышей.

Изучение токсичности хлорида цинка проводилось на 30 белых беспородных мышах 2-месячного возраста массой 19-26 г, разделенных на 5 групп по 6 животных в каждой группе. Хлорид цинка использовали в дозах 10, 30 и 40 мг/кг, что, согласно литературным данным [7], соответствует диапазону доз, обладающих цитотокси-ческим эффектом.

Исследование гонадотоксического эффекта и морфологии сперматозоидов при воздействии ксенобиотика проводили через 24 часа после инъекции. Животным контрольной группы вводили внутрибрюшинно физиологический раствор. 3абой животных осуществлялся путем цервикальной дислокации спинного мозга в шейном отделе.

Количество спермиев с аномальной морфологией определяли на препаратах, приготовленных по модифицированной методике Макгрегора [8]. Брали 100 мкл суспензии семенников в 2 мл физиологического раствора и добавляли 1 мл 1-процентного раствора эозина. Из капли этой смеси делали мазок. Анализ количества аномальных форм спермиев осуществляли методом световой микроскопии (увеличение х400). Анализировали по 200 клеток в мазках на двух стеклах. При этом

оценивали аномальное строение и аномальные размеры головки (грушевидные, удлиненные, карликовые и гигантские головки), повреждения шейки и хвоста (закручивание, прираста-ние хвоста к голове, сломанный хвост и удвоение хвостика) [9].

Статистическую обработку полученных результатов проводили с использованием ¿-критерия Стьюдента.

Результаты исследований

Сперматогенный эпителий как активно пролиферирующая ткань является наиболее чувствительным к воздействиям факторов окружающей среды химической природы. Избирательное накопление цинка в половых железах самцов всегда сопровождается резкими дегенеративными изменениями в них и нарушением их функций [10, 11].

Морфологический анализ гонадотоксического действия хлорида цинка показал, что при затравке животных ксенобиотиком в дозе 10 мг/кг через 24 часа наблюдалось снижение относительного содержания морфологически нормальных форм спермиев до 21,3±0,32% по сравнению с контрольной группой (25,8±1,4%). Одновременно отмечалось значительное увеличение относительного содержания сперматозоидов с патологическими изменениями хвоста (19,0± 1,1%; Р<0,001), причем в основном за счет сперматозоидов с закрученными хвостами (17,5±2,1%; Р<0,001) по сравнению с контролем (15,7±1,9% и 10,5±1,9% соответственно).

Увеличение дозы хлорида цинка до

30 мг/кг сопровождалось достоверным снижением количества морфологически нормальных форм сперматозоидов (18,9±1,3%; Р<0,001) по сравнению с контролем, а относительное содержание сперматозоидов с патологическими изменениями хвоста достоверно увеличилось до 25,4±2,0% (Р<0,001). При этом количество сперматозоидов с закрученными хвостами достоверно возросло в 2 раза по сравнению с контролем.

Доза ксенобиотика 40 мг/кг вызывала снижение в 2 раза количества морфологически нормальных форм сперматозоидов. При этом отмечался достоверный рост числа спермиев с морфологическими аномалиями хвоста до 40,2±1,9% (Р<0,001), а количество сперматозоидов с закрученными хвостами возросло в 3 раза по сравнению с контрольным уровнем.

Процентное содержание сперматозоидов с патологией шейки с увеличением дозы хлорида цинка увеличилось незначительно по сравнению с контролем, а количество половых клеток с аномальными размерами головки достоверно возрастало с

0,9±0,18% в контроле до 2,1±0,1% (Р<0,001) при дозе 30 мг/кг и до 3,0±0,12% (Р<0,001) при дозе 40 мг/кг соответственно (таблица).

Вывод

В ходе проведенных экспериментов выявлено, что острое поступление хлорида цинка в организм животных вызывает проявление гонадотоксического эффекта ксенобиотика в отношении гониальных клеток мышей в дозозависимой манере.

Литература

1. Никитин А. И. Гормоноподобные ксенобиотики и репродуктивная система // Проблемы репродукции. 2002. № 2. С. 5-6.

2. Моисеенко Т. И. Определение критических уровней комплексного загрязнения поверхностных вод металлами : докл. АН РФ. 2001. Т. 380. № 1. С. 138-141.

3. Алексеенко В. А., Алешукин Л. В., Безпалько Л. Е. Цинк и кадмий в окружающей среде. М. : Наука, 1992. С. 159-184.

4. Намазбаева и др. Воздействие пыли на нарушение репродуктивной функции организма // Гигиена и санитария. 2005. № 5. С. 72-75.

5. Абдурахманов Ф. М., Кирющенков А. П. Пестициды и репродуктивное здоровье // Акушерство и гинекология. 1999. № 4. С. 13-15.

6. Скальный В. А. Микроэлементозы человека (диагностика и лечение). М., 1999. С. 5.

7. Авцын А. П., Жаворонков А. А., Риш М. А. Микроэлементозы человека. М. : Медицина, 1991. С. 164-166.

8. Макгрегор Г., Варли Дж. Методы работы с хромосомами животных. М. : Мир, 1986. С. 268.

9. Haide G., Montag M., Ven K et al. Morphological examination of spermatozoa from male infertility patients with constitutional chromosome aberrations // Abstracts of the 13th Annual Meeting of the ESHRE, Edinburgh, 1997. P. 246.

10. Мамина В. П., Шейко Л. Д. Влияние ионизирующего излучения и ксенобиотиков на сперматогенный эпителий лабораторных животных // Гигиена и санитария. 2001. № 6. С. 24-26.

11. Петрищев В. С., Щелочков А. М. Оценка морфологии сперматозоидов согласно строгим критериям // Проблемы репродукции. 2002. № 3. С. 87-90.