Scientific journal
International Journal of Experimental Education
ISSN 2618–7159
ИФ РИНЦ = 0,425

1 1 1
1
2178 KB

В статье приведены результаты изучения связи мутагенной активности гербицидов с их структурой. Выявлена зависимость прямого мутагенного эффекта триазиновых соединений от их химической структуры. Хлор- и азидосодержащие соединения не вызвали мутации у штаммов Salmonella typhimurium. Все метилпроизводные обладали мутагенным эффектом. Замена метилтиогруппы на метоксигруппу усиливала мутагенность соединений.

Большое разнообразие климатических и почвенных условий Южного Казахстана определяет многопрофильность сельского хозяйства, в том числе и растениеводства. На территории Южно-Казахстанской области выращиваются, в условиях орошения, типично южные теплолюбивые культуры. Основными видами культурных растений являются: зерновые – пшеница, кукуруза, рис, горох, фасоль; технические – картофель, хлопчатник, подсолнечник; овощные – капуста, редька, хрен, редис, томат, перец, баклажан, морковь, петрушка, укроп, огурец, лук репчатый, чеснок, свекла, салат; бахчевые – арбуз, дыня, тыква, кабачки, патиссон; кормовые – люцерна, рапс, эспарцет; плодово-ягодные – яблоня, груша, слива, персик, вишня, виноград, смородина, малина.

Перечисленные виды культурных растений республики представлены многочисленными сортами, в том числе казахстанской селекции, которые создают внутривидовое разнообразие агрофитоценозов. С 1933 года в республике выведены и районированы свыше 70 сортов зерновых, 68 сортов плодово-ягодных, свыше 60 сортов овоще-бахчевых культур, 23 сорта картофеля [1].

Сорные растения характерны практически для любого агрофитоценоза области, в основном встречаются сорняки-антропохоры – «типичные» и наиболее злостные сорняки.

О большом флористическом разнообразии сорных растений республики свидетельствуют вариации их таксонов разного ранга. Наиболее характерные сорные растения представлены 55 семействами, 294 родами и 582 видами. Особенно широко представлены семейства сложноцветных (104 вида), злаковых (64 вида), крестоцветных, бобовых, бурачниковых и маревых (по 30–39 видов).

После освоения 25 млн га целинных и залежных земель в Казахстане на пашне в разрезе зон сформировались различные типы засоренности. На более плодородных черноземных почвах преобладают осотно-овсюжный тип засоренности, на каштановом типе почв тяжелосуглинистого механического состава с признаками солонцеватости преобладает пырейно-острецовый тип засоренности. В агрофитоценозах области наиболее часто встречаемые сорняки отражены в табл. 1.

Триазиновые гербициды используются в сельскохозяйственной практике для защиты зерновых, овощных культур и виноградников от сорных растений. Они весьма разнообразны как по химической природе, так и по генотоксичности. Изучение мутагенной активности на про- и эукариотных организмах показало, что среди триазиновых гербицидов обнаруживаются прямые мутагены и промутагены, генотоксичность которых регистрируется только с помощью растительных и животных клеток.

Для определения мутагенного действия пестицидов применяют различные тест-объекты: микроорганизмы, растения, млекопитающие, насекомые. Из изученных пестицидов 71 % проявили мутагенную активность в бактериальных тестах с метаболической активацией и без нее.

Таблица 1

Частота встречаемости сорняков в фитоценозах Южно-Казахстанской области (шкала Друде)

№ п/п

Вид сорняков

Частота встречаемости

1

Горчак ползучий (розовый)

soc

2

Пастушья сумка (Capsella bursa-pastoris (L.)

soc

3

Осот полевой, или жёлтый (Sonchus arvensis L.)

cop

4

Цикорий обыкновенный (Cichorium intybus L.)

cop

5

Кохия веничная

sol

6

Щирица белая (Amarantus albus L.)

soc

7

Щетинник сизый (Setaria glauca (L.) Beauv.

soc

8

Щетинник зеленый (Setaria viridis (L.) Beauv)

soc

9

Вьюнок полевой

soc

10

Латук татарский

sp

Примечания. soc – очень много, сop – много, sp – немного, sol – мало.

Таблица 2

Мутагенная активность триазиновых гербицидов в тесте Эймса, Salmonella typhimurium с и без активацией

Пестициды

Концентрация

мг/мл

Среднее количество ревертантов на чашку

ТА 100

ТА 1535

– S9

+ S9

– S9

+ S9

Прометрин

50

1170 ± 78,0

1170 ± 78,0

1170 ± 78,0

1170 ± 78,0

10

1042 ± 52,0

1042 ± 52,0

1042 ± 52,0

1042 ± 52,0

1

990 ± 48,0

990 ± 48,0

990 ± 48,0

990 ± 48,0

0,1

280 ± 15,0

280 ± 15,0

280 ± 15,0

280 ± 15,0

Семерон

50

1170 ± 78,0

1170 ± 78,0

1170 ± 78,0

1170 ± 78,0

10

1042 ± 52,0

1042 ± 52,0

1042 ± 52,0

1042 ± 52,0

1

990 ± 48,0

990 ± 48,0

990 ± 48,0

990 ± 48,0

0,1

280 ± 15,0

280 ± 15,0

280 ± 15,0

280 ± 15,0

Симетрин

50

1316 ± 75,0

160 ± 11,0

230 ± 18,0

52 ± 3,4

10

1292 ± 68,0

165 ± 10,0

180 ± 7,0

50 ± 3,3

1

1210 ± 74,0

133 ± 8,3

98 ± 5,2

38 ± 2,3

0,1

250 ± 13,0

110 ± 7,2

53 ± 2,9

25 ± 1,6

Метопротрин

50

1090 ± 69,0

175 ± 12,0

212 ± 12,0

48 ± 2,8

10

1035 ± 67,0

180 ± 12,0

191 ± 10,0

47 ± 2,7

1

981 ± 61,0

155 ± 11,0

92 ± 4,9

35 ± 2,1

0,1

221 ± 13,0

132 ± 7,8

52 ± 3,0

29 ± 1,7

Игран

50

863 ± 42,0

130 ± 8,0

144 ± 7,8

40 ± 2,7

10

791 ± 49,0

135 ± 8,2

121 ± 8,1

39 ± 2,2

1

622 ± 44,0

113 ± 7,1

90 ± 4,8

22 ± 1,2

0,1

230 ± 13,0

95 ± 5,8

56 ± 3,4

20 ± 1,0

Симетон

50

1667 ± 70,0

142 ± 8,8

315 ± 16,0

49 ± 3,0

10

1702 ± 73,0

120 ± 6,3

308 ± 15,0

25 ± 1,5

1

2530 ± 10,0

97 ± 5,6

340 ± 19,0

25 ± 1,3

0,1

1795 ± 80,0

90 ± 5,5

332 ± 17,0

26 ± 1,4

Норатон

50

1515 ± 84,0

135 ± 8,5

289 ± 14,0

43 ± 2,5

10

1507 ± 75,0

104 ± 8,3

285 ± 15,0

28 ± 1,7

1

1848 ± 90,0

82 ± 5,3

300 ± 13,0

20 ± 1,2

0,1

157 ± 71,0

84 ± 5,4

292 ± 14,0

22 ± 1,2

Ипатон

50

1392 ± 68,0

200 ± 13,0

201 ± 12,0

52 ± 3,6

10

1410 ± 75,0

167 ± 10,0

193 ± 9,4

36 ± 1,9

1

1461 ± 73,0

185 ± 11,0

235 ± 11,0

45 ± 3,1

0,1

1480 ± 70,0

180 ± 11,0

221 ± 13,0

44 ± 3,0

Приматол

50

1400 ± 67,0

156 ± 10,0

178 ± 9,8

44 ± 2,9

10

1395 ± 64,0

130 ± 8,0

171 ± 9,0

50 ± 2,6

1

1410 ± 65,0

99 ± 5,8

187 ± 11,0

46 ± 2,7

0,1

1462 ± 70,0

95 ± 5,6

190 ± 9,5

45 ± 2,0

Контроль

 

73 ± 3,8

115 ± 7,9

18 ± 1,0

27 ± 1,5

Несмотря на то, что в последние годы получили развитие исследования по выявлению связи между структурой и мутагенной активностью химических соединений, сведений относительно триазиновых гербицидов нет. С учетом широких масштабов использования триазиновых гербицидов в республике, решение указанных вопросов весьма актуально для оценки их потенциальной генетической опасности.

Цель исследования: изучение мутагенной активности структурно различных триазинов на индикаторных штаммах Salmonella typhimurium.

Материалы и методы исследования. В работе были использованы индикаторные штаммы: Salmonella typhimurium: TA 100- his G46, rfa, uvr B, pKM 101; TA 1353- his G46, rfa, uvr B.

При выполнении работ использовался полуколичественный метод учета генных мутации у индикаторных бактерий S.typhimurium. Использовали чашечный тест Эймса. Мутагенный эффект учитывался по кратности превышения числа ревертантов, индуцированных препаратами, над спонтанным фоном [2].

Результаты исследования и их обсуждение. Изучали триазиновые гербициды, содержащие различные функциональные группы, на серии индикаторных штаммов Salmonella typhimurium.

Мутагенными свойствами обладали метилтиопроизводные триазина. Максимальный уровень мутации у штамма ТА 1535 и индуцировал семерон (превышение над уровнем контроля в 14 раз) и игран (8 раз). Изогенный ему штамм ТА 100 оказался более чувствительным. Число ревертантов индуцированных триазинами превышал спонтанный уровень в 12–20 раз. Замена метилтиогруппы на метоксигруппу приводила к увеличению регистрируемой мутагенной активности. Соединения ипатон, симетон, норатон, приматол обладали большей мутагенной активностью, чем метилтиопроизводные. Фон индуцированных реверсий в 20–35 раз превосходил контроль в зависимости от препарата. Причем эти препараты проявляли мутагенную активность уже в малых дозах (0,05, 0,1 мг/мл).

Введение в эксперимент смеси микросомальной фракции меняла картину мутагенного действия метилпроизводных триазиновых препаратов – функционирование системы микросомального окисления печени млекопитающих приводило к их дезактивации, что выражается в резком снижении числа ревертантов. Результаты исследований приведены в табл. 2.

Хлорпроизводные триазина и азидо-содержащие триазины не проявляли мутагенной активности при прямой проверке. Отсутствие достоверного увеличения уровня индуцированных мутаций по сравнению с контролем у этих групп препаратов наблюдалось и в экспериментах, моделирующих возможную биотрансформацию в организме млекопитающих – тесте Salmonella/микросомальная фракция печени крыс.

Выводы. По результатам проведенных исследовании были сделаны следующие выводы: выявлена зависимость прямого мутагенного эффекта триазиновых соединений от их химической структуры. Хлор- и азидосодержащие соединения не вызвали мутации у штаммов Salmonella typhimurium. Все метилпроизводные оказались мутагенными. Замена метилтиогруппы на метоксигруппу усиливала мутагенность соединений.