Сельскохозяйственная радиобиология (стр. 8 )

Радиочувствительность бактерий и простейших составляет 1000-3000 Гр, а бактерий Micrococcus radiodurens, обитающих
в каналах ядерных реакторов, – до 106 Гр.

Радиочувствительность сельскохозяйственных культур определяется по снижению урожайности на 50 % при облучении от всходов до цветения, данные представлены в таблице 10.

Таблица 10

Радиочувствительность основных сельскохозяйственных культур

Сельскохозяйственные культуры	Экспозиц. доза, Р
Горох, озимая рожь	2000
Пшеница, ячмень, овес, подсолнечник	3000
Гречиха, просо, томаты	5000
Лен	10000
Картофель	15000
Сахарная свекла, турнепс	20000
Капуста, морковь, столовая свекла	25000

Действие ионизирующей радиации на растительные клетки, обусловлено ионизацией молекул, при которой образуются ионы и свободные радикалы из молекул воды, неорганических и органических соединений.

Химический этап взаимодействия энергии с веществом начинается с образования в облученных клетках активных радикалов и перекисей, энергично вступающих в химические реакции с ненарушенными молекулами других веществ клетки. Третий этап действия радиации на живую клетку – биологический.

Радиационно-химические изменения ведут к нарушению во всех частях и биологических структурах клетки – происходят изменения в молекулярных структурах ядер клеток, в хромосомном аппарате, в ДНК и РНК.

Далее следуют изменения физиологических функций клеток, повреждение ядерного аппарата, нарушение ростовых процессов, появление внешних морфологических аномалий и изменение генома, нарушается согласованный процесс ДНК–РНК–белок. Поражение ДНК обуславливает мутагенное действие радиации, хромосомные аберрации (перестройки), разрывы и другие нарушения.

Хотя клетка реагирует на излучение как единое целое, цитоплазма обладает сравнительно высокой резистентностью, а ядро проявляет высокую чувствительность даже к небольшим дозам ионизирующей радиации.

Различные хромосомные нарушения являются одной из основных причин задержки митоза и гибели клеток. Избирательность действия ИИ на различные ткани определяется законом Бергонье-Трибондо, согласно которому более радиочувствительны интенсивно делящиеся клетки (меристемные, ростковые клетки).

Очень важна способность клеток и тканей – противостоять неблагоприятным и повреждающим воздействиям ИИ, в ответ на которые включаются процессы репарации (восстановления).

Радиочувствительность разных видов и сортов растений колеблется в широких пределах.

Критические дозы облучения семян на порядок выше, чем вегетирующих травянистых растений. Для большинства вегетирующих растений критическая доза оценивается 1-5 крад, а летальная – в 5-10 крад, соответствующие дозы для облучения составляют 30-50 крад.

Радиорезистентность (радиоустойчивость) растений в разные периоды онтогенеза колеблется в значительной степени и составляет в последовательностях:

1) семена молочной спелости – восковой спелости – полной спелости – покоящиеся – возрастает;

2) семена покоящиеся – прорастающие – всходы – снижается;

3) всходы – заложение вегетативных органов – заложение оси соцветия – возрастает;

4) от заложения оси соцветия и перехода к генеративному состоянию – формированию элементов цветка – спорогенез – повышается;

5) от спорогенеза до гаметогенеза – снижается.

Снижение урожайности зерна озимых культур в зависимости от гамма-облучения в разные фазы развития представлено в таблице 11.

Зернобобовые культуры обладают наибольшей радиочувствительностью в период бутонизации.

Продовольственное и техническое качество сельскохозяйственной продукции существенно не ухудшается даже при снижении урожайности до 30-40 % от контроля (не облученных растений).

Таблица 11

Снижение урожайности зерна озимых культур, %

Фаза развития	Доза облучения, Р
1000	2000	3000
Кущение	5	25	55
Выход в трубку	25	55	80
Колошение	15	20	28
Цветение	8	13	21
Молочная спелость	5	7	9
Полная спелость	0	0	0

Содержание белка и клейковины в зерне пшеницы, рассчитанное на единицу массы, не снижается.

Снижение масличности семян подсолнечника (на 8-27 %) наблюдается при облучении растений в фазы генеративного развития дозами 3-10 крад.

Аналогичная закономерность наблюдается и по выходу сахара в урожае корнеплодов.

Посевные и посадочные качества семян и клубней снижаются. При облучении картофеля до периода бутонизации и цветения клубни получаются безростковыми из-за высокой радиочувствительности промеристематических клеток, но по содержанию крахмала и по вкусовым качествам они не отличаются от обычных клубней. Данные по снижению полевой всхожести до 50 % представлены в таблице 12.

Таблица 12

Дозы облучения, при которых семена непригодны для посева

Культуры	Фазы развития	Доза, Р
Зерновые озимые	1. Выход в трубку, колошение, цветение 2. Всходы, кущение	2500 1000
Зерновые яровые	1. Цветение 2. Всходы, кущение, выход в трубку, колошение	2500 7000
Кукуруза	Выметывание метелки, цветение	7000
Горох	1. Всходы, бутонизация, цветение 2. Созревание	23500 20000

Степень радиочувствительности определяется видом и характером облучения. Источники ИИ могут находиться вне организма – в этом случае говорят о внешнем облучении организма, а воздействие ИИ от радионуклидов, поступивших и находящихся внутри организма, образует внутреннее или инкорпорированное облучение. В реальных случаях возможно сочетание внешнего и внутреннего облучения – такие варианты называются сочетанными радиационными поражениями.

Характер внешнего облучения по времени и частоте воздействия может быть различным: выделяют однократное облучение – облучение в течение короткого времени (до 4 суток), фракционированное (прерывистое) облучение, если животные подвергаются внешнему воздействию с перерывами, пролонгированное или хроническое облучение – воздействие длительное, непрерывное.

Выделяют также общее или тотальное облучение – при этом радиационному воздействию подвергается все тело животного. Может быть местное облучение – воздействие ИИ на отдельную часть организма.

3.2.2. Влияние ИИ на кровь
и кроветворные органы

Кроветворные органы являются критическими или жизненно важными органами, выходящими из строя при воздействии ионизирующей радиации в диапазоне поглощенных доз от 0,25 до 10 Гр. При такой дозе воздействия развивается костно-мозговой (кроветворный) синдром различной интенсивности – от лучевых реакций до острой лучевой болезни различной степени тяжести. Именно поражение кроветворного органа – красного костного мозга, является определяющим в развитии клинической картины радиационного поражения и исхода лучевого воздействия.

Основное назначение костного мозга – продукция зрелых, высокодифференцированных клеток крови, где костный мозг является «фабрикой», производящей клетки крови, а периферическая кровь – «службой сбыта», доставляющей органам, тканям и клеткам зрелые форменные элементы крови – лейкоциты, эритроциты, тромбоциты.

Согласно современным представлениям, родоначальницей всех клеток крови является стволовая кроветворная клетка, обладающая клоногенным свойством, при делении часть ее потомства предназначается для дифференциации в специфические (специализированные) клеточные линии, другая – используется для расселения в кроветворные органы и возобновления числа СКК. Деление и созревание (дифференциация) кроветворных клеток происходят в красном костном мозге, тимусе (вилочковой железе), селезенке, лимфатических узлах и в других скоплениях лимфоидной ткани (пейеровы бляшки в кишечнике млекопитающих, бурса или Фабрициева сумка у птиц).

В соответствии с правилом Трибондо и Бергонье, наибольшей радиочувствительностью обладают делящиеся стволовые кроветворные клетки и дифференцирующиеся в специализированные линии клетки (клоны), а зрелые клетки периферической крови более радиорезистентны. Поэтому сразу после облучения начинаются гибель стволовых кроветворных клеток и опустошение красного костного мозга, в периферической крови наблюдается снижение числа форменных элементов крови вследствие их миграции за пределы кровеносных сосудов в ткани
и органы, а также за счет их естественной гибели.

При общем облучении в пределах доз от ЛД50/30 до ЛД100/30 развивается типичный кроветворный (костномозговой) синдром, который характеризуется уменьшением числа форменных элементов крови, основной причиной которого является опустошение или аплазия (гипоплазия) костного мозга.

Изменение числа лейкоцитов является весьма характерной реакцией на лучевое поражение и носит дозозависимый фазный характер. В первые часы наблюдается кратковременное снижение их числа, а через 8 часов отмечается их увеличение на 10-15 % от исходного уровня, а к концу суток количество лейкоцитов резко снижается и удерживается на низком уровне длительное время. При больших дозах радиационного воздействия первые две фазы проявляются в слабой степени, а фаза угнетения (уменьшения) наступает раньше и выражена сильнее. Наиболее радиочувствительной клеткой крови является лимфоцит, поэтому изменения числа лимфоцитов – это более объективные показатели степени лучевого поражения организма, т. к. продолжительность жизни лимфоцитов составляет от нескольких часов до 1-2 суток.