Презентация Никулиной

Тема:
ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА
ДЕЛЕНИЯ КЛЕТОК И РОСТА
РАСТЕНИЙ В УСЛОВИЯХ
РАЗЛИЧНЫХ ВОДНЫХ СРЕД
Исполнитель:
Никулина Наталья, ученица 11 класса МАОУ
Гимназия № 111, воспитанница объединения
«Цитогенетик»,
МБОУ ДОД ДЭБЦ «Белая река»
Научный руководитель:
Калашник Н.А. канд. биол. наук
Работа выполнена на базе лаборатории
генетики и цитологии растений
БСИ УНЦ РАН
Актуальность темы:



Среди всех веществ, имеющихся на Земле, вода, благодаря
своеобразию своих физических и химических свойств,
занимает исключительное положение в природе и играет
особую роль в жизни растений, животных и человека.
Деление клеток является одним из важнейших процессов
развития любого организма. Основные этапы митоза (деления
клеток в соматической ткани) универсальны для всех клеток,
способных к митотическому делению. Прежде чем клетка
приступит к делению, в ней происходит сложная и длительная
биохимическая подготовка, для успешного протекания которой
необходимо регулярное поступление в клетку качественной
воды.
Для того чтобы все биохимические процессы в любом
организме протекали в оптимальном режиме, вода должна
иметь определенные качества: быть чистой, «жидкой»,
биологически доступной, легкоусвояемой, безопасной,
химически активной. Именно такая вода соответствует
потребностям живой клетки.
Цель работы:
Цель настоящей работы –
изучение особенностей деления
клеток и роста растений в
условиях водных сред из
различных естественных
водоемов Республики
Башкортостан.
Задачи исследования
В задачи наших исследований входило:
1.
Охарактеризовать физико-химические свойства
проб воды и определить содержание в них отдельных
ионов;
2.
Провести оценку всхожести семян и развития
проростков пшеницы, а также прорастания луковиц,
развития корневой системы и побегов у лука
репчатого на различных водных средах;
3.
Определить уровень митотической активности
и уровень хромосомных нарушений в соматической
ткани лука репчатого, проращенного на различных
водных средах.
Объекты исследований:

В настоящей работе в качестве водных
объектов использованы реки Белая, Уфа,
Шугуровка, озеро Теплое, родник (г.Уфа,
микрорайон Инорс), а также для
контрольного сравнения - водопроводная и
дистиллированная вода.
Схема расположения исследуемых водоемов и
мест забора воды
Материалы и методы
исследований:



Определение физико-химических свойств воды (запаха, цвета,
прозрачности, Ph среды) и содержания в пробах воды хлорид-ионов,
ионов аммония и сульфат-ионов проводили по общепринятым методикам
(Аранская, Бурая, 2005).
Оценку всхожести семян и развития проростков пшеницы на различных
водных средах проводили от момента постановки опыта до 11 дня
наблюдений, процесс прорастания луковиц и развития корневой системы
и побегов у лука репчатого наблюдали в течение 18 дней.
Цитологические исследования проводили используя методические
разработки З.П. Паушевой (1980). В качестве материала использовали
меристематическую ткань кончиков корней луковиц, проращенных на
различных водных средах. Кончики корней фиксировали в спиртовоуксусном фиксаторе (3:1), протравливали в 4%-ном водном растворе
железо-аммонийных квасцов в течение 20-ти минут, окрашивали в 1%ном растворе ацетогематоксилина в термостате при 60С в течение 1–1,5
часов, давленые препараты готовили по общепринятой методике. По
каждому опыту исследовали не менее 3000 клеток, при этом учитывали
фазу митотического цикла на которой находится клетка и фиксировали
наблюдаемые хромосомные мутации.


В качестве методов использовали: 1) определение уровня митотической
активности клеток, т.е. учитывали клетки находящиеся на различных
стадиях клеточного цикла (интерфаза, профаза, метафаза, анафаза,
телофаза), затем определяли абсолютное и относительное (в %) число
делящихся клеток; 2) определение уровня хромосомных нарушений, т.е.
учитывали хромосомные нарушения, которые наблюдаются на стадиях
метафазы, анафазы и телофазы митоза (хромосомные мосты,
хромосомные фрагменты, кольцевые хромосомы, отставания и забегания
хромосом, многополюсные анафазы и телофазы), затем определяли их
абсолютное и относительное (в %) число.
Фотодокументирование производили при помощи цифровой фотокамеры
Canon Power Shot A 95.
Фотографии пшеницы в процессе
проращивания: 1 – родник (г. Уфа,
микрорайон Инорс); 2 – р.
Шугуровка; 3 – р. Уфа; 4 – р.
Белая; 5 – оз. Теплое; 6 –
водопроводная вода; 7 –
дистиллированная вода.
Фотография луковиц в процессе
проращивания: 1 – родник (
г.Уфа, микрорайон Инорс); 2 – р.
Шугуровка; 3 – р. Уфа; 4 – р.
Белая; 5 – оз. Теплое; 6 –
водопроводная вода; 7 –
дистиллированная вода.
Фотография, отражающая процесс приготовления микропрепаратов.
Фотография, отражающая процесс изучения препаратов
под микроскопом.
Микрофотографии меристематических клеток корешков лука репчатого на
различных стадиях клеточного цикла.
Микрофотографии меристематических клеток корешков лука
репчатого с хромосомными нарушениями в процессе митоза.
Статистическая обработка
экспериментальных данных



Митотический индекс определяли по формуле:
MI=(П+М+А+Т)/(И+П+М+А+Т)*100=%, где П –
число клеток в профазе, М – метафазе, А –
анафазе, Т – телофазе, И – интерфазе.
Относительную длительность каждой фазы
митоза определяли по формуле (например, для
профазы): П=(П*100)/(П+М+А+Т)=%.
Уровень хромосомных нарушений определяли
по формуле: Число нарушений*100/ М+А+Т,
(Паушева, 1980).
Результаты исследования
Физико-химическая характеристика исследуемых водных сред
Содержание, в баллах
Запах
Цвет
Прозрачность
Ph
среды
Река Белая
нет
бесцвет.
прозр.
Река Уфа
нет
бесцвет.
Река Шугуровка
нет
Озеро Теплое
хлорид ионов
ионов
аммония
сульфа
тионов
6,5
3
0
3
прозр. с небол.
помут.
6,0
3
0
2
бесцвет.
прозр. с небол.
помут.
7,5
3
0
2
нет
бесцвет.
прозр.
7,0
2
0
2
Родник (г. Уфа, м-н
Инорс)
нет
бесцвет.
прозр.
6,0
0
0
2
Водопроводная вода
нет
бесцвет.
прозр.
6,5
1
0
3
Дистиллированная
вода
нет
бесцвет.
прозр.
5,5
0
0
0
Название пробы
Митотическая активность клеток в корешках лука репчатого,
проращенного на различных средах
Число клеток на различных
стадиях митоза
Название пробы
Число клеток
Митотический
индекс, в %
интер
фаза
профаза
метафаза
анафаза
телофаза
исследованных
делящихся
Река Белая
1570
796
2
61
606
3035
1465
48,27
Река Уфа
1383
618
22
180
952
3155
1772
56,16
Река Шугуровка
1237
752
2
325
709
3025
1788
59,10
Озеро Теплое
1250
844
17
116
834
3061
1811
59,16
Родник (г. Уфа, м-н
Инорс)
1616
280
36
106
962
3000
1384
46,13
Водопроводная
вода
1367
728
26
114
765
3000
1633
54,43
Дистиллированная
вода
1584
587
15
18
810
3014
1430
47,44
Диаграмма митотической активности клеток в корешках лука
репчатого, проращенного на различных средах.
Митотический индекс, в %
60
50
Река Белая
Река Уфа
Река Шугуровка
40
Озеро Теплое
30
20
10
0
Родник (г. Уфа, м-н
Инорс)
Водопроводная вода
Дистиллированная
вода
Определение длительности фаз митоза в корешках лука
репчатого, проращенного на различных средах.
Длительность фаз митоза, в %
Название пробы
Профаза
метафаза
анафаза
Телофаза
Река Белая
54,33
0,13
4,16
41,36
Река Уфа
34,87
1,24
10,15
53,72
Река Шугуровка
42,05
0,11
18,17
39,65
Озеро Теплое
46,60
0,93
6,40
46,05
Родник (г. Уфа, м-н Инорс)
20,23
2,60
7,65
69,50
Водопроводная вода
44,58
1,59
6,98
46,84
Дистиллированная вода
41,04
1,04
1,25
56,64
Диаграмма длительности фаз митоза в корешках лука репчатого,
проращенного на различных средах.
Характеристика уровня хромосомных нарушений в клетках
лука репчатого, проращенного на различных водных средах.
Название пробы
Число
клеток
без
нарушений
Число хромосомных нарушений
мос
-ты
фрагменты
Всего
кольца
отста
-вания
заб
егания
трехполюсность
исслед.
клеток
нарушений
Уровень
хромосомных
нарушений, в %
Река Белая
440
12
0
0
10
11
0
473
33
6,98
Река Уфа
758
7
14
1
20
19
3
822
64
7,79
Река Шугуровка
255
9
4
0
3
3
4
278
23
8,27
Озеро Теплое
720
6
2
0
12
15
0
755
35
4,64
Родник (г. Уфа, м-н
Инорс)
988
1
0
0
7
8
0
1004
16
1,59
Водопроводная вода
668
8
0
0
17
18
0
711
43
6,04
Дистиллированная
вода
437
0
0
0
0
0
0
437
0
0
Диаграмма уровня хромосомных нарушений клеток в корешках
лука репчатого, проращенного на различных средах.
Уровень хромосомных нарушений, в %
10
Река Белая
Река Уфа
8
Река Шугуровка
6
Озеро Теплое
4
Родник (г. Уфа, м-н
Инорс)
2
Водопроводная вода
0
Дистиллированная
вода





Выводы:
В результате анализа физико-химических показателей исследованных водных
сред установлено, что наиболее загрязненными являются пробы из рек Белой,
Уфы и Шугуровки, проба из озера Теплого и водопроводная вода занимают
промежуточное положение, менее всех загрязнен Родник, а в
дистиллированной воде загрязнители не обнаружены.
Результаты оценки всхожести семян и развития проростков пшеницы на
различных водных средах и результаты наблюдения за процессом
прорастания луковиц, развития корневой системы и побегов у лука репчатого
показали, что существенных различий между пробами по росту и развитию
растений не наблюдается.
Исследования по определению уровня митотической активности в
меристематической ткани кончиков корешков лука репчатого, проращенного
на различных водных средах показали, что наблюдается не прямая, а скорее
обратная зависимость между чистотой пробы и интенсивностью деления
клеток.
Фазы митоза в клетках корешков лука репчатого, проращенного на
различных водных средах отличаются по длительности. В целом,
наибольшей продолжительностью отличаются профаза и телофаза митоза,
наименьшей – метафаза и анафаза. Однако в результате анализа
продолжительности фаз митоза можно проследить некоторую зависимость
между их длительностью и степенью загрязненности пробы.
Определение уровня хромосомных нарушений, выявленных в процессе
митоза в клетках корешков лука репчатого, проращенного на различных
водных средах, показало, что наиболее высокий уровень нарушений
наблюдается на самых загрязненных пробах и прослеживается прямая
зависимость между загрязненностью проб и уровнем обнаруженных
хромосомных нарушений.