Сравнительная цитоэкология сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) и ели белой (Picea glauca (Moench) Voss) в условиях антропогенного загрязнения

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
В главе описаны преимущества использования древесных растений для оценки вли-
яния антропогенного загрязнения на окружающую среду (Гераськин, 2018; Седельникова, 2000 и др.) и охарактеризованы цитогенетические показатели, используемых при анализе такого рода влияния (Гераськин, 2018; Калашник, 2009; Седельникова, 2013; Dundr, 2001 и др.). Описана степень изученности полиморфизма по белкам (Брежнева, 2009; Политов, 2007 и др.); ДНК-маркерам (Алтухов, 2003; Soto, 2003 и др.); числу, размерам и морфоло- гии хромосом, числу ядрышкообразующих районов и их расположению на хромосомах (Владимирова, 2005; Квитко, 2009; Седельникова, 2008 и др.); цитогенетическим показа- телям (Карпова, 2011; Попова, 2014 и др.) различных видов древесных растений.
Глава 2. ОБЪЕКТ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Описано систематическое положение, ареал распространения, биологические осо- бенности и цитогенетика сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) и ели белой (Picea glauca (Moench) Voss). Сбор семян для цитогенетических исследований сосны обыкновен- ной проводили в Хоперском государственном природном заповеднике (с. Варварино) и с. Пески Воронежской области, ели белой – в ботаническом саду им. проф. Б.М. Козо-По-
лянского Воронежского госуниверситета.
Проведена оценка качества среды с помощью флуктуирующей асимметрии листо-
вой пластинки березы повислой (Betula pendula Roth) в соответствии с методикой Заха- рова (Здоровье среды: методика …, 2000).
Был выполнен элементный анализ почвы, хвои сосны обыкновенной и листьев бе- резы повислой на рентгенофлуоресцентном спектрометре S8 Tiger (Bruker AXS GmbH, Германия) в ЦКП Воронежского госуниверситета.
Сбор семенного материала, его проращивание, фиксацию, приготовление и анализ препаратов апикальной меристемы проростков семян деревьев проводили по методике, описанной в работе Буториной А.К. (2000). Просмотр препаратов осуществляли на мик- роскопе LABOVAL-4 (Carl Zeiss, Jena) при увеличении 40×2,5×10. Фотографии цитологи- ческих феноменов делали с использованием видеоокуляра DCM500 (Shangrao TeleView Optical Instruments Co., Ltd.).
Статистическую обработку данных проводили с помощью пакетов программ Stadia 7.0 Professional и MedCalc 17.5.3. Процедура группировки данных и их обработка изло- жены в работе Калаевой Е.А. (2016) и DeLong et al. (1988).
Глава 3. ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
в изданиях, рекомендованных ВАК РФ по
специальности 03.02.08 экология (биологические науки)
Для оценки качества окружающей среды в районе Хоперского государственного природного заповедника определяли величину флуктуирующей асимметрии у березы по- вислой (Betula pendula Roth). На основании изучения морфологических признаков листо- вой пластинки березы повислой и в соответствии с бальной шкалой оценки состояние окружающей среды в Хоперском государственном природном заповеднике можно оце- нить, как нормальное, а в с. Пески – как существенное отклонение от нормы (Здоровье среды: методика …, 2000)).
В почвах заповедника и прилегающей территории отмечается превышение ПДК по сурьме (Sn) (в 1,3 раза по обеих территориях), кроме того в почвах с. Пески превышение ПДК в 1,6 раза по мышьяку (As), 1,5 – олову (Sn) и 1,2 – меди (Cu). В почвах ботанического сада отмечается превышение ПДК по никелю (Ni) (в 1,6 раза), цинку (Zn) (в 1,2 раза), мы- шьяку (As) (в 4 раза), сурьме (Sn) (в 1,7 раза) (СанПиН 1.2.3685-21).
В образцах листьев березы повислой, собранных на территории с. Пески по сравне- нию с территорией Хоперского государственного природного заповедника, наблюдается преобладание всех исследуемых элементов (алюминия (Al) в 1,3 раза, марганца (Mn) – 2,1, железа (Fe) – 1,9, цинка (Zn) – 4,4, стронция (Sr) – 1,1, натрия (Na) – 1,3, магния (Mg) – 1,2.). В хвое деревьев сосны обыкновенной, произрастающих в с. Пески по сравнению с заповедником, обнаружено превышение таких элементов как марганец (Mn) (в 1,4 раза), железо (Fe) (в 1,1 раза).
Возможно предположить, что большее содержание меди (Cu), мышьяка (As) и олова (Sn) в почве, марганца (Mn) и железа (Fe) в хвое сосны и алюминия (Al), марганца (Mn), железа (Fe), цинка (Zn), стронция (Sr), натрия (Na) и магния (Mg) в листве березы приво- дит к более значимым биологическим эффектам на территории с. Пески.
Таким образом, в результате выполненных исследований степени загрязнения, ис- следуемых территорий установлено, что на территории Хоперского государственного природного заповедника загрязнение минимальное, с. Пески – выше среднего (существен- ное отклонение от нормы).
Глава 4. ВЛИЯНИЕ АНТРОПОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА КАЧЕСТВО СЕМЯН СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ, ПРОИЗРАСТАЮЩЕЙ В ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ
Результаты по цитогенетическому анализу сходны с данными, полученным дру- гими авторами (Гришаева, 2004; Дорошев, 2004; Черкашина, 2007; Цитогенетический мо- ниторинг аутохтонных…, 2007; Сенкевич, 2007) в Воронежской области. На территории с. Пески наблюдаются изменения в распределении клеток по стадиям митоза (это также отражается на уровне митотической активности и патологиях митоза, подсчитанных без учета профазных клеток) и увеличение многоядрышковых клеток. Последнее обстоятель- ство свидетельствует об активации ядрышковых организаторов, которая в может быть обусловлена незначительным антропогенным загрязнением в районе с. Пески (Седельни- кова, 2000).
Влияние антропогенного загрязнения на количество и уровень корреляцион- ных связей между цитогенетическими характеристиками проростков сосны обыкно- венной. Большее число корреляционных связей между цитогенетическими показателями отмечалось у семенного потомства сосны обыкновенной, произрастающей в Хоперском государственном природном заповеднике (69), по сравнению с таковым из с. Пески (63) (рисунок 1).
Обозначения: А – положительные корреляционные связи, встречающиеся у проростков
на обеих территориях; Б – отрицательные корреляционные связи, встречающиеся
у проростков на обеих территориях; В – положительные корреляционные связи, присутствующие у проростков из Хоперского государственного природного заповедника; Г – положительные корреляционные связи, присутствующие у проростков из с. Пески,
Д – отрицательные корреляционные связи, присутствующие у проростков из Хоперского государственного природного заповедника; Е – отрицательные корреляционные связи, присутствующие у проростков из с. Пески; ____ – величина коэффициента корреляции > 0,59; ― ― ― – величина коэффициента корреляции 0,3-0,59; . . . . . . . . . . – величина коэффициента корреляции <0,29, список сокращений на стр. 16 Рисунок 1 - Корреляционные связи между цитогенетическими показателями семенного потомства деревьев сосны обыкновенной, встречающиеся на территориях с разным уровнем антропогенного загрязнения (вычисленные с использованием непараметрического критерия Спирмена (P < 0,05)) На территории, подвергающейся антропогенному воздействию, по сравнению с чи- стой, исчезает 19, а появляется 13 корреляционных связей. Ранее (Ростова, 2002) было показано, что при ухудшении условий обитания или их резкой смене происходит возрас- тание числа корреляций. Была установлена универсальность этого принципа и границы его применимости (Карманова, 1996). Эффект нарушается, когда основное влияние в про- цессе адаптации оказывают факторы, взаимно усиливающие друг друга (Горбань, 1997). Этим мы можем объяснить большое число корреляционных связей на экологически «чи- стой» территории в заповеднике (на территории населенного пункта возможны синерги- ческие эффекты поллютантов) и/или возможной спецификой изменения числа корреляци- онных связей цитогенетических показателей (на загрязненной территории их число, воз- можно, уменьшается). Наибольшее число корреляционных связей с другими цитогенети- ческими характеристиками наблюдается для показателя «среднее число ядрышек на клетку», что согласуется с результатами изучения корреляции между цитогенетическими показателями сосны обыкновенной в 1 км зоне Нововоронежской АЭС (Сенькевич, 2007). В результате проведенных исследований можно построить шкалу информативно- сти цитогенетических показателей, в которой все параметры будут располагаться в зави- симости от количества корреляционных связей (рисунок 2). Наиболее информативными показателями, позволяющими спрогнозировать другие, является среднее число ядрышек на клетку. Таким образом, этот показатель необходимо изучать в первую очередь при про- ведении мониторинговых исследований и при экспресс-диагностике состояния окружаю- щей среды и генетического аппарата организма. Наименее информативные цитогенетиче- ские показатели – уровень митотической активности, подсчитанный с учетом профазных клеток. Рисунок 2 - Шкала информативности цитогенетических показателей проростков сосны обыкновенной Пределы изменчивости цитогенетических показателей сосны обыкновенной в Хоперском государственном природном заповеднике как основа для проведения мо- ниторинговых исследований окружающей среды в районе разработок никелевых ме- сторождений. В Новохоперском районе Воронежской области с 2012 года ведется разра- ботка медно-никелевых руд в непосредственной близости от Хоперского природного гос- ударственного природного заповедника. При этом требуется оценить последствия влия- ния добычи полезных ископаемых на состояние природной среды (Поросенков, 2014). В таблице 1 представлены значения цитогенетических показателей семенного потомства де- ревьев сосны обыкновенной, произрастающих в Хоперском природном государственном заповеднике. Таблица 1 - Значение цитогенетических показателей семенного потомства сосны обыкно- венной, рекомендуемые в качестве контроля при проведении мониторинговых исследова- ний в районе Хоперского государственного природного заповедника Показатель Уровень митотической активности, подсчитанный с учетом профазных клеток, % Уровень патологий митоза, подсчитанный с уче- том профазных клеток, % Доля профазных клеток, % Доля метафазных клеток, % Доля ана-телофазных клеток, % Среднее число ядрышек на клетку, шт. Доля клеток с микроядрами, % Значение 5,3±0,2 1,6±0,2 34,2±1,4 37,4±1,3 26,9±0,9 3,8±0,1 0,005±0,003 Предел измен- чивости 4,9-5,7 1,2-2,0 31,5-36,9 34,8-40,0 25,1-28,7 3,6-4,0 0-0,01 Приведенные в таблице 1 данные можно использовать в качестве контроля при про- ведении мониторинга в районе Хоперского государственного природного заповедника. Глава 5. ВЛИЯНИЕ ИНТРОДУКЦИИ И АНТРОПОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА ИЗМЕНЧИВОСТЬ ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОРОСТКОВ ЕЛИ БЕЛОЙ, ПРОИЗРАСТАЮЩЕЙ В ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ В клетках апикальной меристемы корней проростков семян деревьев ели белой встречались следующие нарушения митотического цикла: отставание хромосом в метаки- незе и анафазе, одиночные и множественные мосты, агглютинация хромосом в метафазе и анафазе, многополюсный митозы, рассеивание хромосом, фрагментация хромосом, преждевременная цитотомия. В клетках отмечалось до 10 ядрышек в ядре. Преобладаю- щим числом ядрышек было 3–5, что соответствует 1-3 парам хромосом с функционирую- щими ядрышковыми организаторами. По мнению Муратовой (1999), активация ядрышко- вых организаторов является ответом древесных растений на стрессовые условия произ- растания, к которым относится интродукция. Также в клетках апикальной меристемы корня проростков семян деревьев ели белой при интродукции отмечаются остаточные яд- рышки в интерфазных клетках и на стадиях митоза. Влияние интродукции и антропогенного загрязнения на количество и уровень корреляционных связей между цитогенетическими характеристиками проростков ели белой. Анализ корреляций между цитогенетическими показателями семенного потомства деревьев ели белой выявил общие положительные и отрицательные связи (всего 21), которые представлены на рисунке 3. Наибольшее число корреляционных свя- зей с другими цитогенетическими показателями установлено для такого критерия как среднее число ядрышек на клетку (6). Обозначения: тонкая линия – корреляционые связи отличаются по силе, толстая линия – корреляционные связи одинаковой силы, список сокращений на стр. 16 Рисунок 3 - Корреляционные связи между цитогенетическими показателями семенного потомства деревьев ели белой, обнаруженные у всех исследуемых деревьев при совместном влиянии интродукции и антропогенного загрязнения в Воронежской области Несмотря на то, что деревья произрастали близко друг к другу, каждое из них имело разные корреляции. Это может обусловлено разными механизмами адаптации к условиям произрастания. Пределы изменчивости цитогенетических показателей проростков ели белой как основа для проведения мониторинговых исследований в г. Воронеже. Установ- лены широкие пределы изменчивости цитологических показателей ели белой при интро- дукции и антропогенном загрязнении в г. Воронеж (таблица 2). Таблица 2 - Значения цитогенетических показателей семенного потомства ели белой, ре- комендуемые в качестве контрольных при проведении мониторинговых исследований в г. Воронеж Цитогенетические показатели Уровень митотической активности, подсчитанный с уче- том профазных клеток, % Уровень патологий, подсчитанный с учетом профазных клеток, % Доля профазных клеток, % Доля метафазных клеток, % Доля ана-телофазных клеток, % Среднее число ядрышек на клетку, шт Доля клеток с микроядрами, % Доля клеток с остаточными ядрышками в интерфазе, % Доля клеток с остаточными ядрышками в митозе, % Приведенные в таблице 2 данные свидетельствуют ного вида, обеспечивающей успешную интродукцию на территории Центрального Черно- земья, и могут быть использованы в качестве контрольных значений при проведении мо- ниторинговых исследований в г. Воронеж. Сравнительная цитоэкология природных популяций сосны обыкновенной и Значение 3,7±0,2 2,0±0,3 39,0±1,5 36,9±1,1 24,3±1,0 4,1±0,1 0,02±0,01 0,01±0,004 0,3±0,1 Предел измен- чивости 3,4-4,0 1,4-2,6 36,0-42,0 34,7-39,1 22,4-26,2 4,0-4,2 0,01-0,03 0-0,02 0-0,04 о высокой пластичности дан- ели белой, произрастающих на территории Воронежской области. У интродуцирован- ного вида встречается больше клеток с микроядрами и могут наблюдаться остаточные яд- рышки на стадии интерфазы или стадиях мета-телофазы митоза. Спектр нарушений ми- тоза шире у ели белой. Встречаются многополюсный митоз, рассеивание хромосом, фраг- ментация хромосом, преждевременная цитотомия. У сосны обыкновенной 60 корреляций между цитогенетическими показателями, у ели белой – 57, из них 36 одинаковых (рисунок 4). Обозначения: А – положительные корреляционные связи, встречающиеся у обоих видов; Б – положительные корреляционные связи, встречающиеся у сосны обыкновенной; В – положительные корреляционные связи, встречающиеся у ели белой; Г – отрицательные корреляционные связи, встречающиеся у обоих видов, Д - отрицательные корреляционные связи, встречающиеся у сосны обыкновенной; Е – отрицательные корреляционные связи, встречающиеся у ели белой, ______ - величина коэффициента корреляции > 0,59;
― ― ― ― – величина коэффициента корреляции 0,3-0,59; . . . . . . . . . . – величина коэффициента корреляции <0,29, список сокращений на стр. 16 Рисунок 4 - Корреляционные связи между цитогенетическими показателями семенного потомства деревьев сосны обыкновенной и ели белой, произрастающих на фоновых территориях Глава 6. ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ПРОИЗРАСТАНИЯ НА ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПОЛИМОРФИЗМ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ И ЕЛИ БЕЛОЙ В ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ Влияние антропогенного загрязнения на цитогенетический полиморфизм при- родных популяций сосны обыкновенной в Воронежской области. Большой размах ва- рьирования митотической активности, уровня патологических митозов говорит о генети- ческой неоднородности и о присутствии форм с разной степенью стабильности генетиче- ского материала. Для выявления отдельных групп воспользовались методами кластерного анализа, который позволил выделить на обследованных территориях по 4 группы пророст- ков (мутабильную, слабомутабильную и 2 промежуточных группы). Для мутабильной группы проростков характерно высокое значение уровня патоло- гий митоза и узкий спектр нарушений по сравнению с остальными группами. В Хоперском государственном природном заповеднике данная группа характеризуется высоким, по сравнению с другими группами проростков, уровнем митотической активности, подсчи- танным с учетом профазных клеток (5,7±0,5 %), повышенным значением уровня патоло- гий митоза (2,4±1,7 %), узким спектром патологий, наименьшей ядрышковой активностью (1-6 ядрышек в ядре) и низким средним числом ядрышек на клетку (2,48±0,10). Последнее обстоятельство можно рассматривать как угнетение синтетических процессов в клетках меристемы проростков. Эта группа также характеризуется увеличением доли профазных клеток (56,3±5,6 %). Рост митотической активности можно рассматривать как механизм компенсации гибели клеток во время деления из-за патологических митозов большим чис- лом делящихся клеток и поддержанием высокого уровня пролиферации. На опытной территории в Песковском лесничестве мутабильная группа характери- зуется низкой, по сравнению со слабомутабильной группой, пролиферативной активно- стью (4,0±0,2 % и 4,9±0,5 % соответственно (различия достоверны, P<0,05)). По сравне- нию с семенным потомством из Хоперского заповедника изменения времени прохожде- ния клетками стадий митоза не отмечается. Промежуточные группы обладают цитогенетическими показателями, близкими к таковым одной из крайних типов групп. В спектре промежуточной No 1 группы обнару- жены такие патологии митоза как мосты. Присутствие в спектре нарушений отставаний хромосом в анафазе у сосны, произрастающей вблизи населенного пункта свидетель- ствует об угнетении репарационных систем (Акопян, 1967; Симаков, 1983). В спектре про- межуточной No 2 группы присутствуют мосты и отставание хромосом в анафазе митоза. У проростков деревьев сосны, произрастающих в Хоперском государственном природном заповеднике, встречалась полая метафаза, а вблизи населенного пункта Пески – отстава- ние хромосом в метафазе митоза, увеличение числа которых свидетельствует об угнете- нии репарационных систем (Акопян, 1967; Симаков, 1983). Слабомутабильная группа у сосны обыкновенной, произрастающей в заповеднике характеризуется низкой, по сравнению с мутабильной группой, митотической активно- стью (4,0±0,4 %) и занимает переходное положение между мутабильной и промежуточ- ными группами по показателям «среднее число ядрышек на клетку» (3,15±0,05) и время прохождения клетками стадий митоза (41,4±2,8 %, 31,7±1,9 %, 26,9±1,9 % - доли про-, мета и ана-телофазных клеток, соответственно). Можно предположить, что эти значения характеризуют стабильное/нормальное протекание митотического цикла в корневой ме- ристеме проростков семян сосны обыкновенной. В данной группе отсутствуют нарушения митоза и клетки с микроядрами. Также в ней наблюдается наибольшее количество корре- ляционных связей по сравнению с другими выделенными группами: 94 в Хоперском гос- ударственном заповеднике и 109 – в Песковском лесничестве. На территории Хоперского государственного природного заповедника слабомута- бильная группа по численности проростков превышает мутабильную, а в Песковском лес- ничестве - наоборот. Это согласуется с данными Сенькевич Е.В. (2007), показавшей, что на территории, подвергшейся незначительному загрязнению, выживает большее количе- ство мутабильных проростков по сравнению с сильнозагрязненной территорией. На силь- нозагрязненной территории преимуществом обладают особи из слабомутабильной группы. На загрязненных участках незначительный стресс не вызывает гибели организма на стадии зиготы, но происходит нарушение генетической системы в соматических клет- ках у большего количества потенциально мутабильных проростков, поэтому доля слабо- мутабильных проростков снижается. На территориях с разным уровнем загрязнения можно разграничить мутабильную и промежуточную группу по таким показателям как «уровень митотической активности, подсчитанный с учетом профазных клеток» и «доля профазных клеток», мутабильную и слабомутабильную группы – «среднее число ядрышек на клетку», слабомутабильную и промежуточную группы – «уровень патологии митоза, подсчитанный с учетом профазных клеток», «уровень патологии митоза, подсчитанные без учета профазных клеток», «уро- вень митотической активности, подсчитанный без учета профазных клеток», «доля про- фазных клеток», «доля метафазных клеток», «среднее число ядрышек на клетку». Не найдены предикторы, позволяющие разграничить группы семенного потомства сосны обыкновенной по степени стабильности генетического материала на загрязненной территории. На чистой территории предиктором отнесения проростка к той или иной группе по степени стабильности генетического материала выступают такие показатели как «доля профазных клеток» и «среднее число ядрышек на клетку». Влияние интродукции и антропогенного загрязненяи на цитогенетический по- лиморфизм ели белой в Воронежской области. Методы кластерного анализа позволили выделить у каждого дерева 6 групп проростков. Для каждого дерева были выделены две группы проростков, характеризующиеся повышенной и пониженной по сравнению с дру- гими группами частотой встречаемости патологических митозов. Оставшиеся группы (NoNo 1, 2, 3, 4) проростков характеризуются промежуточными значениями уровня пато- логических митозов по сравнению с мутабильной и слабомутабильной. Для мутабильной группы проростков характерно высокое значение уровня патологий митоза и широкий спектр нарушений по сравнению с остальными группами. В спектре патологий митоза у всех исследуемых деревьев присутствовали: отстава- ние хромосом в метакинезе и анафазе, мост, рассеивание хромосом, многополюсный ми- тоз, преждевременная цитотомия и фрагментация хромосом. Мутабильная группа дере- вьев NoNo1 и 3 характеризуется широким спектром нарушений митоза по сравнению с остальными группами. В данной группе отмечаются нарушения, которые отсутствуют в других группах. Например, у дерева No 1 в мутабильной группе отмечаются: рассеивание хромосом в метафазе (20 %), многополюсный митоз (20 %); у дерева No 2 – преждевремен- ная цитотомия (11,2 %), агглютинация хромосом в метафазе (11,2 %); у дерева No 3 – мно- гополюсный митоз (8,3 %) и фрагментация хромосом (8,3 %). Наибольшее количество проростков дерева No 1 вошло в мутабильную группу (25,6 %), деревьев NoNo 2 и 3 -в промежуточную No 2 (25 % и 27,5 %, соответственно). Наимень- шее количество проростков выделено у дерева No 1 в промежуточной No 3 группе (10,3 %), у дерева No 2 - мутабильной и промежуточной No 3 группе (10 %), у дерева No 3 – проме- жуточных No 1 и No 3 группах (10 %). Предикторы «уровень митотической активности, подсчитанный без учета профаз- ных клеток», «уровень нарушений митоза», «доля метафазных клеток» подходят для раз- деления всех трех групп. Сравнительная характеристика цитогенетического полиморфизма хвойных древесных растений на территории Воронежской области. Сходства и различия в ци- тогенетических характеристиках выделенных групп у исследуемых видов представлены в таблице 3. Таблица 3 – Сравнение цитогенетического полиморфизма семенного потомства деревьев сосны обыкновенной и ели белой, произрастающих в Воронежской области Цитогенетиче- ский показатель Сходства Различия Уровень митоти- ческой активно- сти - У ели белой низкий в мутабиль- ной группе, у сосны различий между группам нет Уровень наруше- ний митоза Наибольший уровень отмечается в мутабильной группе, а в слабо- мутабильной они не встречаются В мутабильной группе у ели преобладают отставание хро- мосом в метакинезе, а у сосны – мосты Распределение клеток по стадиям митоза Задержка клеток на стадии про- фазы митоза в мутабильной и сла- бомутабильной группах и на ста- дии метафазы в промежуточных группах - Доля клеток с микроядрами Отсутствуют клетки с микрояд- рами в слабомутабильной группе. У ели белой присутствуют клетки с микроядрами в мута- бильной группе, у сосны – в промежуточной. Распределение проростков по группам Наибольшее количество проду- цируемого семенного потомства относится к промежуточным группам У ели белой мутабильная и сла- бомутабильная группы одина- кового размера Количество поли- морфных групп - У сосны выделено 4 группы, а у ели – 6. ГЛАВА 7. ОЦЕНКА СТЕПЕНИ МУТАБИЛЬНОСТИ СЕМЕННОГО ПОТОМСТВА МОДЕЛЬНОГО ДЕРЕВА ЕЛИ БЕЛОЙ Для апробации возможности практического применения полученных результатов для прогноза стабильности генетического материала семенного потомства были изучены цитогенетических показателей модельного дерева ели белой. Число слабомутабильных проростков составило 46,0 %, что позволило отнести модельное дерево к продуцентам ге- нетически стабильного потомства. ЗАКЛЮЧЕНИЕ На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы: 1. По результатам анализа почвы, хвои сосны и листьев березы на содержание тяжелых металлов, уровню флуктуирующей асимметрии листьев березы показана загрязненность территории с. Пески по сравнению с Хоперским государственным природным заповедни- ком. 2. Установлено, что на опытной территории в с. Пески, подвергающейся антропогенному загрязнению, по сравнению с опытной территорией в Хоперском государственном при- родном заповеднике у проростков семенного потомства сосны обыкновенной происходит увеличение доли многоядрышковых клеток и уровня митотической активности, подсчи- танного без учета профазных клеток, снижение уровня патологий митоза, подсчитанного без учета профазных клеток и сужение спектра патологий митоза. 3. По данным проведенного цитогенетического мониторинга, выполненного при исполь- зовании в качестве тест-объекта семенного потомства сосны обыкновенной, экологиче- ская ситуация на исследуемых территориях не является критической, худшее состояние среды отмечается в с. Пески. 4. В условиях антропогенного воздействия значение и количество корреляционных связей между цитогенетическими показателями семенного потомства сосны обыкновенной изме- нялось, что обусловлено разнонаправленностью цитогенетических реакций в ответ на комбинированное воздействие. При интродукции отмечаются различные корреляционные связи у каждого дерева ели белой, что свидетельствует о разных механизмах адаптации к условиям произрастания. 5. При проведение мониторинговых исследований с использованием сосны обыкновенной или ели белой показатель «среднее число ядрышек на клетку» можно использовать в ка- честве маркера для прогнозирования других цитогенетических показателей. 6. Определены пределы изменчивости цитогенетических показателей семенного потом- ства деревьев сосны обыкновенной и ели белой, которые можно использовать в качестве контрольных для изучения влияний последствий разработки сульфидных медно-никеле- вых месторождений в Новохоперском районе, и при дальнейших мониторинговых иссле- дованиях насаждений при интродукции в Воронежской области, соответственно. 7. Среди семенного потомства аборигенного вида - сосны обыкновенной и интродуциро- ванного вида - ели белой выделяются полиморфные группы по цитогенетическим показа- телям: мутабильная (высокая частота и узкий спектр патологий митозов), слабомутабиль- ная (патологии митоза отсутствуют), 2 промежуточных у сосны обыкновенной и 4 – у ели белой. 8. В мутабильной группе у исследуемых видов хвойных древесных растений отмечается высокое значение уровня аномальных митозов. В данной группе установлена задержка клеток на стадии профазы митоза. Слабомутабильные группы у сосны обыкновенной и ели белой характеризуются отсутствием патологий митоза, клеток с микроядрами. Про- межуточные группы характеризуются промежуточным значением уровня патологий ми- тоза между мутабильной и слабомутабильной группами, задержкой клеток на стадии ме- тафазы митоза. 9. В качестве предикторов выделения групп с разным уровнем стабильности генетиче- ского материала среди семенного потомства ели белой могут быть использованы уровень митотической активности, подсчитанный без учета профазных клеток, уровень патологий митоза, подсчитанный с учетом и без учета профазных клеток, доля метафазных клеток, у сосны обыкновенной – доля профазных клеток и среднее число ядрышек на клетку.