ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ім. В. Н. Каразіна

Бойко Олена Андріївна

УДК: 575.16:591.3:595.787

Використання електромагнітних полів для підвищення неспецифічної стійкості і продуктивності різних генотипів шовковичного і дубового шовкопрядів

03.00.15 - генетика

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

Харків – 2001

Дисертацією є рукопис

Роботу виконано в Інституті шовківництва Української академії аграрних наук,

м. Мерефа Харківської обл.

Наукові керівники: доктор біологічних наук, професор,

Шахбазов Валерій Гайович,

Харківський національний університет

ім. В.Н. Каразіна,

завідувач кафедрою генетики та цитології;

доктор ветеринарних наук, професор,

член-кореспондент УААН,

Головко Валерій Олексійович,

Інститут шовківництва УААН, директор.

Офіційні опоненти:

доктор біологічних наук, професор, Тоцький Владлен Миколайович,

Одеський національний університет ім. І. І. Мечникова,

завідувач кафедрою генетики і молекулярної біології;

кандидат біологічних наук, Страшнюк Володимир Юрійович,

Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна,

старший науковий співробітник відділу генетики НДІ біології.

Провідна установа: Київський національний університет ім. Т.Г. Шевченка,

кафедра загальної та молекулярної генетики

Захист відбудеться “ 26 ” квітня 2001 р. о 13 годині на засіданні

спеціалізованої вченої ради К64.051.18 при Харківському національному

університеті ім. В.Н. Каразіна Міністерства освіти і науки України за адресою:

61077, м. Харків, м. Свободи, 4, ауд. ІІІ-15.

З дисертацією можна ознайомитись у Центральній науковій бібліотеці

Харківського національного університету ім. В.Н. Каразіна

Міністерства освіти і науки України за адресою:

м. Харків, м. Свободи, 4.

Автореферат розісланий 23 березня 2001р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

кандидат біологічних наук А. В. Некрасова

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Незважаючи на значні успіхи, досягнуті молекулярною генетикою за останні роки, досить актуальними є проблеми генетики і селекції, вирішення яких потребує не лише молекулярного рівня досліджень. До таких найбільш важливих проблем відносяться природа гетерозису та успадковування кількісних ознак. Існують також роботи, що вказують на роль біологічних полів і хвильових процесів у генетичних явищах (Шахбазов, 1966, 1989; Горяев, 1996). У зв'язку з цим, виникає необхідність більш глибокого експериментального дослідження впливу електромагнітних полів різних частот на генетичні явища і, зокрема явище гетерозису і успадковування кількісних ознак.

Шовковичний і дубовий шовкопряди є дуже зручними об'єктами для проведення таких досліджень. Крім того, пошук режимів електромагнітного опромінення, які позитивно впливатимуть на реалізацію господарсько-важливих ознак шовкопряда, спрямовано також на вирішення задач селекції і розведення в практичному шовківництві.

В останній час дії низькоінтенсивних надвисокочастотних (НВЧ), крайньовисокочастотних (КВЧ) і лазерних випромінюваннь на біологічні об’єкти придається важливе значення, але щодо шовковичного і дубового шовкопрядів отримані суперечливі і нечислені дані (Овесенська Л., Васильєва Й., 1984; Канарев Г., До Тхи Чам, 1985; Греков Д., 1988;. Шахбазов та ін., 1996; Шахбазов та ін., 1998; Ронкіна , 2001).

Таким чином, проблема вивчення реакції різних генотипів шовкопрядів у відповідь на низькоінтенсивні НВЧ, КВЧ і лазерне випромінювання, а також прогнозування результатів цих впливів є відкритою й обумовлює актуальність досліджень у цьому напрямку.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана згідно тематичного плану науково-дослідних робіт Інституту шовківництва УААН у рамках науково-технічної програми "Розробити ефективні технології виробництва шовкової сировини на основі високопродуктивних нових порід і гібридів шовковичного шовкопряда та сортів шовковиці" (реєстраційний № 03.04-МВ/14-96), завдання 05 - "Розробити методи прогнозування гетерозису та неспецифічної стійкості шовкопряда до захворювань і несприятливих факторів середовища".

Мета і задачі дослідження. Метою роботи було з'ясування генетичних відмін у реакції партеноклонів, порід і гібридів шовковичного шовкопряда на низькоінтенсивні НВЧ, КВЧ і лазерне випромінювання, а також можливості стимулюючого впливу даних фізичних факторів на господарсько-цінні й адаптивно-важливі ознаки шовковичного і дубового шовкопрядів.

Виходячи з мети роботи були поставлені наступні задачі:

1. Дослідити вплив низькоінтенсивного НВЧ, КВЧ і лазерного опромінення грени на показники ембріональної та гусеничної терморезистентності різних генотипів шовковичного шовкопряда.

2. Вивчити вплив низькоінтенсивних НВЧ, КВЧ і лазерного опромінення грени на господарсько-цінні (вихід гусениць із грени, життєздатність гусениць, маса кокона, оболонки, шовконосність, плідність імаго, заплідненість грени) і деякі біологічні (ритміка кровообігу гусениць, тривалість життя імаго) показники партеноклонів, порід і гібридів шовковичного шовкопряда.

3. Дослідити можливий вплив низькоінтенсивного електромагнітного опромінення грени на наступні покоління шовковичного шовкопряда.

4. Визначити вплив низькоінтенсивного НВЧ опромінення грени на стійкість гусениць шовковичного шовкопряда до вірусу ядерного поліедрозу.

5. Вивчити вплив лазерного опромінення грени шовковичного шовкопряда на здатність до партеногенезу грени наступної генерації.

6. Встановити можливість прогнозування на початкових стадіях розвитку результатів НВЧ і лазерного опромінень.

7. Визначити вплив низькоінтенсивного лазерного випромінювання на господарсько-цінні показники дубового шовкопряда.

Об’єкт дослідження – генетична обумовленість реакції організмів на зовнішне електромагнітне опромінення. Можливість передачі ефектів опромінення на наступне покоління.

Предмет дослідження – реакція порід, гібридів, партеноклонів шовковичного і ліній дубового шовкопрядів на електромагнітне опромінення на стадії грени та вплив цих факторів на неспецифичну стійкість і продуктивність в першому і другому поколіннях після опромінення.

Наукова новизна роботи. У роботі вперше встановлено:

- генетичні відміни за реакцією партеноклонів, порід, гібридів шовковичного та ліній дубового шовкопрядів на вплив опромінення грени низькоінтенсивними електромагнітними полями;

-стимулюючий вплив низькоінтенсивного НВЧ, КВЧ і лазерного опромінення грени на комплекс адаптивно-важливих і господарсько-цінних показників шовковичного шовкопряда;

-зміни показника ембріональної терморезистентності шовковичного шовкопряда під дією низькоінтенсивного НВЧ, КВЧ і лазерного опромінення;

-дія низькоінтенсивного лазерного опромінення грени на терморезистентність личиночних стадій онтогенезу шовковичного шовкопряда;

-ефекти післядії низькоінтенсивного електромагнітного опромінення грени в другому і третьому поколіннях за ембріональною терморезистентністю і господарсько-цінними показниками шовковичного шовкопряда;

-можливість прогнозування результатів низькоінтенсивного НВЧ опромінення грени шовковичного шовкопряда за зміною ембріональної терморезистентності;

-можливість використання низькоінтенсивного НВЧ опромінення грени шовковичного шовкопряда з метою підвищення стійкості гусениць до зараження вірусом ядерного полиэдроза;

-стимулюючий вплив низькоінтенсивного лазерного опромінення грени шовковичного шовкопряда на здатність до партеногенетичного розвитку грени наступної генерації;

-доцільність використання лазерного опромінення грени для підвищення господарсько-цінних показників дубового шовкопряда.

Практична цінність отриманих результатів. На основі проведеної роботи показана можливість використання низькоінтенсивних НВЧ, КВЧ і лазерного випромінювань у практичному шовківництві для підвищення господарсько-цінних і адаптивно-важливих показників, таких як вихід гусениць із грени, життєздатність, маса кокона, маса шовкової оболонки, шовконосність, плідність імаго, заплідненість грени, маса заплідненого яйця. При прогнозуванні результатів низькоінтенсивних НВЧ впливів може бути використаний показник ембріональної терморезистентності.

Особистий внесок дисертанта. Особиста участь у плануванні, підготовці і проведенні всіх експериментальних досліджень. Проведення вигодівель шовковичного і дубового шовкопрядів, математична обробка й аналіз експериментальних даних, підготовка матеріалів до публікацій, формулювання основних положень і висновків роботи.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації були представлені на щорічних засіданнях вченої ради Інституту шовківництва УААН (1997 – 2000), на Міжнародному симпозіумі "Перспективи розвитку шовківництва в ХХI столітті" (Високий, 1998), на Міжнародній науковій конференції "Стратегія і тактика боротьби з інфекційними захворюваннями" (Харків, 1998), на Міжнародній науково-практичній конференції "Екологічна і техногенна безпека" (Харків, 2000), на ХІ Міжнародній науково-практичній конференції "Застосування лазерів у медицині і біології" (Харків, 2000).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 5 робіт, з них 3 статті у фахових журналах і 2 тез.

Структура й обсяг дисертації Дисертація складається з вступу, 5 розділів, заключення, висновків, списку використаної літератури з 341 джерел і додатка. Обсяг дисертації 195 сторінок. Дисертація містить 44 таблиці, 5 рисунків і додаток з 5 таблиць.

МАТЕРІАЛИ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ

Основним матеріалом дослідження був шовковичний шовкопряд – Bombyx mori L. (Lepidoptera, Bombycidae).

В експериментах використовували партеноклони (Р-29, Укр.-27, тетраплоїдний 4n22), породи (Б-1пол., Б-2пол., Мер.-6, Мер.-7, Укр.-15, мічена за статтю С-8 нгл), міжпородні гібриди першого покоління (Б-1пол.Б-2пол., Б-2пол.Б-1пол., Мер.-6Мер.-7, Мер.-7Мер.-6), клон-породний гібрид першого покоління Укр.-27Укр.-15.

В експериментах використовували лінії 38-39 і 11 китайського дубового шовкопряда Antheraea pernyi G. M. (Lepidoptera, Saturniidae), передані в Інститут шовківництва УААН Харківським національним університетом ім. В.Н.Каразіна.

Інкубацію грени шовковичного шовкопряда проводили методом постійних температур, вигодівлю гусениць, папільонаж, а також збереження грени шовковичного шовкопряда і лялечок дубового шовкопряда в період літньо-осіннього спокою і зимівлі виконували за стандартною методикою розведення шовкопрядів. Партеногенез у шовковичного шовкопряда проводили за методом Б. Л. Астаурова (Шовківництво, 1998).

Опромінення дослідної грени електромагнітними хвилями проводили на другу добу весняної інкубації. Контрольна грена не опромінювалась.

Як джерела випромінювання використовували: генератор поля см діапазону з =2,29 см і щільністю потужності 700 мкВт/см2 (позначалося як НВЧ); генератор мм діапазону (позначалося як КВЧ) ГЧ-141 з вбудованим блоком автоматичного свіпірування частот в межах 37-53 Ггц (ґ–ґґ=5,66–8,19 ?м), частота свіпірування 20 Гц, щільність потоку потужності не більш 10 мВт/см2; He-Ne лазер типу ЛНГ-111 з довжиною хвилі 0,633 мкм і щільністю потужності 2,5 мВт/см2; He-Ne лазер з довжиною хвилі 0,670 мкм і вихідною потужністю випромінювання 4 мВт.

Вивчення ембріональної терморезистентності (ЕТР) з метою оцінки неспецифічної стійкості проводили методом водяних прогрівів – термотесту (Шахбазов, 1975), адаптованим для шовковичного шовкопряда (Шаламова, 1997). У залежності від мети експериментів, прогріви грени проводили на другу добу інкубації чи на стадії "побіління" у водяному ультратермостаті MTA Kutesz LP201/1 протягом 20 хв при температурах, спеціально підібраних у попередніх дослідах. Результати дослідів оцінювали на 10 добу виходу гусениць 1 віку ("мурашів"). ЕТР визначали як виражене у відсотках відношення виходу гусениць із грени у прогрітому варіанті до відповідного непрогрітого.

Для вивчення терморезистентності гусениць (ГТР) у третьому, четвертому і п'ятому віках також використовували водяний термотест.

Зараження вірусом ядерного поліедрозу проводили на другий день четвертого віку. У варіанті з зараженням призначене для згодовування листя шовковиці однократно обробляли вірусною суспензією, наданою лабораторією захисту шовковичного шовкопряда від хворіб і шкідників. На 150 гусениць (по 50 штук у 3-х кратній повторності) брали 6 мл суспензії вірусу ядерного поліедрозу, що містить 25 тисяч поліедрів/мм3, визначених за допомогою камери Горяєва і рівномірно змочували 20 г листя.

У період вигодівлі, згідно прийнятим у шовківництві методикам (Шовківництво, 1998), враховували слідуючі господарсько-цінні показники: вихід гусениць із грени, життєздатність гусениць, середня маса кокона, середня маса шовкової оболонки, шовконосність коконів, плідність імаго, заплідненість грени, маса заплідненого яйця, здатність до партеногенетичного розвитку. Досліджували також ритміку кровообігу спинної судини, гемоцитарну формулу (у гусениць п'ятого віку) і тривалість життя імаго.

Грена контрольних і дослідних варіантів та гусениці, отримані з неї, позначались як генерація А1, грена та гусениці наступної генерації – А2.

Отримані результати оброблені методами варіаційної статистики і кореляційного аналізу. Усі розрахунки проведені на мікрокалькуляторі для інженерних розрахунків МК-51 і з використанням прикладних програм Exel (Microsoft 97).

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ

Реакція різних генотипів шовковичного шовкопряда Bombyx mori L. на вплив електромагнітних хвиль НВЧ, КВЧ діапазонів.

При вивченні впливу опромінення грени ЕМП НВЧ і КВЧ діапазонів на ЕТР (стадія "побіління") партеноклонів, порід і гібрида шовковичного шовкопряда використовували експозиції від 1 до 60 хв. Виявлені зміни даного показника залежали від генотипу шовкопряда та експозиції опромінення.

У партеноклона Р-29 відзначені достовірні підвищення ЕТР. Найбільший ефект спостерігався при експозиції 20 хв – досліджуваний показник перевищував контроль на 44,2 % (Р0,01) та 51,1 % (Р0,01) для НВЧ і КВЧ діапазонів, відповідно. У тетраплоїдного партеноклона 4n22 при досліджуваних експозиціях достовірних змін ЕТР не виявлено.

НВЧ опромінення грени порід Б-1пол., Б-2пол. і гібрида Б-1пол.хБ-2пол. призвело до підвищення ЕТР (рис. 1). У породи Б-2пол. при експозиціях опромінення 1 і 3 хв виявлені достовірні збільшення даного показника на 9,6 (Р0,01) і 13,7 % (Р0,05), відповідно. У гібрида Б-1пол.хБ-2пол. ЕТР підвищувалася зі збільшенням експозиції опромінення і досягла свого максимального значення при 60 хв, перевищуючи контроль на 12,7 % (Р0,01). Опромінення грени при експозиціях 30 і 60 хв привело до посилення ступеня виразності гетерозисного ефекту за показником ЕТР. При цьому перевага над кращою батьківською породою Б-2пол. при опроміненні на протязі 30 і 60 хв досягає 16,6 (Р0,001) и 23,5 % (Р0,001), відповідно, в порівнянні з 13,1 % (Р0,05) у контролі.

Рис.1. Вплив НВЧ опромінення грени на ЕТР порід і гибрида шовковичного шовкопряда

При дослідженні впливу опромінення грени А1 у НВЧ діапазоні на ЕТР А2, проведеного на породах Б-1пол. і Б-2пол., було виявлене підвищення ЕТР А2 у породи Б-1пол. на 22,8 % (10 хв) і в породи Б-2пол. на 18,7 % (20 хв).

При вивченні впливу НВЧ опромінення грени на показники продуктивності використані 9 генотипів шовковичного шовкопряда (партеноклони, породи, клон-породний і міжпородні гібриди). Показано, що вплив ЕМП на стадії грени проявлявся на подальших стадіях онтогенезу як у підвищенні, так і в зниженні господарсько-важливих ознак. Ефективність дії залежала від генотипу, параметрів ЕМП і експозиції опромінення.

Слід відмітити партеноклон Укр.-27 і породу Б-1пол., у яких при експозиціях опромінення 20 і 10 хв, відповідно, виявлено підвищення більшості вивчених параметрів (рис.2). Так, після опромінення у Укр.-27 виявлене збільшення життєздатності гусениць на 13,1 % (Р0,01), маси кокона – на 9,9 % (Р0,01), маси шовкової оболонки – на 17 % (Р0,01), шовконосності – на 1,2 % (Р0,01). У Б-1пол. спостерігалося підвищення маси оболонки кокона самців на 14,1 % (Р0,01), шовконосності самців і самок – на 1,2 і 0,9 % (Р0,01), відповідно.

Примітка. 1 - вихід гусениць із грени, 2 - життєздатність гусениць, 3 - маса коконів самок, 4 - маса шовкової оболонки самок, 5 - шовконосність самок, 6 - маса коконів самців, 7 – маса шовкової оболонки самців, 8 – шовконосність самців.

Рис.2. Зміна господарсько-важливих показників двох поколінь партеноклона Укр.-27 і породи Б-1пол. шовковичного шовкопряда після НВЧ опромінення грени.

З метою вивчення тривалості збереження модифікуючої дії опромінення провели дослідження по вивченню біологічних показників генерації А2 партеноклона Укр.-27 і породи Б-1пол. При цьому виявлено, що опромінення грени А1 партеноклона Укр.-27 привело до збільшення показників А2: маси кокона (на 12,7 %, Р0,01), оболонки (на 21,3 %, Р0,01) і шовконосності (на 1,5 %, Р0,01). У породи Б-1пол. збільшення маси оболонки і шовконосності, що спостерігалося в А1, в А2 не проявилося. У той же час виявлений вплив опромінення грени А1 породи Б-1пол. на репродуктивні показники А2 і А3. Так, вплив ЕМП призвів до достовірних знижень заплідненості грени на 0,6 і 3,1 % та підвищення маси заплідненого яйця на 10,8 і 8,3 % в А2 і А3 відповідно.

При вивченні можливості прогнозування зміни господарсько-важливих показників шовковичного шовкопряда після опромінення грени НВЧ за змінами ЕТР використовували породу Б-2пол. і гібрид Б-1пол.Б-2пол. Відібрані експозиції опромінення (для Б-1пол. – 1, 3 і 60 хв, для Б-1пол.Б-2пол. – 1, 30 і 60 хв) у попередніх експериментах призводили до різного ступеня підвищення ЕТР (див. мал. 1). При вивченні зв'язку між змінами ЕТР і показниками вигодівлі у Б-2пол. виявлено достовірні позитивні кореляції між ЕТР і життєздатністю, масою кокона, оболонки і шовконосністю самок і самців.

При дослідженні впливу НВЧ опромінення грени Б-2пол. і Б-1пол.Б-2пол. на неспецифічну стійкість шовковичного шовкопряда вивчали стійкість гусениць до штучного зараження вірусом ядерного поліедрозу (табл.1). Встановлено, що життєздатність гусениць опромінених варіантів після зараження вище на 2,6 – 18,6 % у Б-2пол. і на 17,0 – 35,6 % у Б-1пол.Б-2пол, ніж у контролі. Виявлено достовірну позитивну кореляцію між ЕТР і стійкістю до вірусу після опромінення грени як для породи, так і гібрида.

Таблиця 1. Вплив НВЧ опромінення грени на стійкість шовковичного шовкопряда до ядерного поліедрозу

Порода, гібрид | Експозиція опромінення, хв |

ЕТР, % | Життєздатність

без зараження | із зараженням

Б-2пол. | контроль | 50,86±3,42 | 94,35 | 48,66

1 | 60,42±2,73* | 95,99 | 67,26**

3 | 64,52±3,54* | 95,07 | 65,63**

60 | 52,65±1,85 | 94,00 | 51,23

Б-1пол.?Б-2пол. | контроль | 63,95±3,36 | 95,31 | 42,35

1 | 68,13±2,54 | 97,43 | 59,29**

30 | 75,33±3,25* | 96,23 | 78,20**

60 | 76,58±2,66** | 96,91 | 72,41**

Примітка. * - Р0,05; ** - Р<0,01

При вивченні впливу НВЧ опромінення на показник ритміки скорочення спинної судини гусениць, що використовується для характеристики фізіологічного стану й інтенсивності обміну речовин в організмі, відзначене як достовірне зниження (у партеноклона Р-29 на 2,5 % при експозиції 1 хв), так і достовірні підвищення даної ознаки (у Б-2пол. на 4,5 % при експозиції 1 хв, у Б-1пол.Б-2пол. на 3,6 %, 5,6 % і 3,4 % – 1, 3 і 60 хв опромінення грени відповідно).

Дослідження впливу НВЧ і КВЧ опромінення грени на показник тривалості життя імаго проводили на партеноклоні, породах, клон-породному і міжпородних гібридах. Виявлені достовірні зміни даної ознаки, які залежали від генотипу шовкопряда, параметрів ЕМП і експозиції опромінення. Слід зазначити стимулюючий ефект опромінення на тривалість життя партеноклона Р-29 (табл.2). Так, виявлене підвищення досліджуваного параметра на 12,8 % при 10 хв експозиції НВЧ опромінення і на 15,6 %, 11,3 % і 19,1 % при 20, 40 і 60 хв КВЧ опромінення грени, відповідно.

Таблиця 2. Вплив НВЧ і КВЧ опромінення грени на тривалість життя імаго партеноклона Р-29 шовковичного шовкопряда

Діапазон опромінення | Експозиція опромінення, хв | Тривалість життя імаго, доби

НВЧ | Контроль | 13,490,52

5 | 13,940,55

10 | 15,210,44*

20 | 14,670,59

30 | 13,750,62

60 | 14,040,49

КВЧ | Контроль | 13,490,52

20 | 15,600,45**

40 | 15,020,54*

60 | 16,060,38***

Примітка. * - Р0,05; ** - Р<0,01; *** - Р0,001

Реакція різних генотипів шовковичного шовкопряда Bombyx mori L. на вплив лазерного випромінювання.

При дослідженні впливу лазерного опромінення грени (?=0,633мкм) на ЕТР (стадія "побіління") партеноклонів, порід і гібридів шовковичного шовкопряда використовували експозиції від 30 сек до 60 хв. Установлено зміни даного показника під впливом опромінення, їх ступінь залежала від генотипу й експозиції опромінення.

У партеноклона Р-29 достовірних відмін по ЕТР між дослідними і контрольним варіантом не виявлено. Однак, відзначені достовірні відміни між варіантами досліду: варіант з опроміненням 1 хв перевищував варіант 10 хв на 9,7 % (Р0,01).

Результати впливу лазерного випромінювання на ЕТР порід Мер.-6, Мер.-7 і гібридів Мер.-6хМер.-7, Мер.-7хМер.-6 представлені на рис.3. Експеримент із породою Мер.-7 був проведений раніше, ніж з іншими варіантами дослідження, що й обумовило більш високий вихідний рівень ЕТР цієї породи.

Опромінення грени порід Мер.-6 і Мер.-7 значимо не змінило показник ЕТР. У Мер.-7 відзначені достовірні відміни між варіантами досліду: варіант з опроміненням 30 сек перевищував 30 хв варіант на 7,8 % (Р0,05).

При опроміненні грени гібридів Мер.-6хМер.-7 і Мер.-7хМер.-6 виявлені достовірні зміни досліджуваного показника. Так, у Мер.-6хМер.-7 відзначене підвищення ЕТР при експозиції 30 сек – на 12,4 % (Р0,01) і зниження при 60 хв опромінення – на 15 % (Р0,01). У Мер.-7хМер.-6 спостерігалося підвищення ЕТР при 5 хв експозиції – на 8,5 % (Р0,05) і зниження при опроміненні протягом 60 хв – на 13 % (Р0,01).

Рис. 3. Вплив лазерного опромінення грени на ЕТР порід і гібридів шовковичного шовкопряда

При дослідженні впливу лазерного опромінення (?=0,670 мкм) грени на терморезистентність гусениць 3, 4 і 5 віків використовували породи Мер.-6, Мер.-7 і гібрид Мер.-6Мер.-7 при експозиції 10 хв. У більшості випадків лазерний вплив призвів до підвищення ГТР. Достовірні відміни показника між контролем і дослідом відзначені для гусениць 5 віку породи Мер.-7 (на 18,8 %, Р0,05) і гусениць 3 віку гібрида Мер.-6Мер.-7 (на 33,8 %, Р0,01). Після лазерного опромінення грени відзначено прояв гетерозисного ефекту у Мер.-6Мер.-7 по ознаці ГТР у 3 віці: перевищення кращої батьківської породи Мер.-7 на 28,9 % (Р0,05), у той час, як у контролі подібний ефект не спостерігався.

При вивченні впливу лазерного опромінення (?=0,633мкм) грени А1 (1 і 3 хв) на ЕТР А2 використовували мічену за статтю породу С-8 нгл. Тестування проводили при двох температурах: 47 і 48 ?С. Обробка лазером грени А1 протягом 1 хв призвела до зменшення ЕТР у всіх варіантах А2. Достовірне зменшення досліджуваного показника відзначено у самок на 28,1 % (47 ?С) і самців на 25,9 % (48 ?С). Лазерне опромінення при експозиції 3 хв привело до незначного збільшення цього показника у самок і самців А2 при обох тестуючих температурах.

Таким чином, опромінення грени лазером призводить до генетично детермінованих змін ЕТР та ГТР у двох поколіннях шовкопряда.

Подальше дослідження було спрямовано на виявлення генетичних відмін у модифікації господарсько-цінних ознак порід (Мер.-6, Мер.-7) і гібридів (Мер.-6Мер.-7, Мер.-7Мер.-6) після опромінення грени лазером (?=0,633мкм) при експозиціях 1 і 3 хв. Показано, що деякі з показників змінилися (вихід гусениць із грени і життєздатність – знизилися, плідність і маса заплідненого яйця – підвищилися) однозначно у всіх досліджених генотипів. За зміною маси кокона, оболонки і шовконосності виявлено генетичні відміни (рис.4). Так, у породи Мер.-6 відзначено достовірне зменшення показників коконів самок і самців: маса кокона зменшилася на 6,3 – 9,1 % (Р0,1-Р0,01), маса оболонки – на 8,1 – 13,2 % (Р0,01). Шовконосність зменшилася у самок на 1 % і 1,3 % (Р0,05) при 1 і 3 хв опромінення, відповідно. У породи Мер.-7 при 3 хв опромінення грени, навпаки, відзначені недостовірні підвищення маси кокона і шовконосності самців і достовірне збільшення маси оболонки на 9,3 % (Р0,05). Достовірних змін показників коконів гібридів після опромінення не виявлено.

Для вивчення залежності біологічної активності лазерного випромінювання від прозорості серозної оболонки грени була використана мічена за статтю порода С-8 нгл (грена, з якої виходять гусениці-самці має прозору серозну оболонку, на відміну від грени самок, у якої серозна оболонка нормально пігментована). Зміна господарсько-цінних ознак після лазерного опромінення (?=0,633мкм) грени при експозиціях 1 і 3 хв була простежена на двох поколіннях. Зміни показників коконів між самками і самцями А1 після опромінення розрізнялися: у самок достовірних змін не виявлено, а в самців відзначене збільшення маси кокона на 11,1 і 11,6 % (Р0,05), маси оболонки – на 14,8 % (Р0,05) і 24,8 % (Р0,01) при 1 і 3 хв опромінення відповідно, шовконосності – на 2,3 % (Р0,05) при 3 хв експозиції. Дані ефекти можна пояснити міжстатевими відмінамі у прозорості серозних оболонок грени і пов'язаними з цим розходженнями в біологічній активності лазерного випромінювання.

Примітка. 1 - маса коконів самок, 2 - маса коконів самців, 3 - маса шовкової оболонки самок, 4 – маса шовкової оболонки самців, 5 - шовконосність самок, 6 – шовконосність самців.

Рис.4. Генетичні відміни в зміні господарсько-цінних показників після лазерного опромінювання грени порід шовковичного шовкопряда.

Для вивчення можливості збереження модифікуючой дії лазерного опромінення досліджували генерацію А2. Виявлено, що у А2 породи С-8нгл шовконосність самок підвищилася на 1,1 % (Р0,01) при 3 хв експозиції, а самців понизилася на 1,2 і 0,7 % (Р0,05) при 1 і 3 хв опромінення. У самок А2 відзначено також підвищення виходу гусениць, достовірне при 1 хв опромінення (на 8,8 %, Р0,01) і підвищення життєздатності на 21,4 і 24,8 % (Р0,05) при 1 і 3 хв опромінення, відповідно, у той час як у самців А2 спостерігалося достовірне зниження життєздатності на 23,5 % (Р0,01) при 3 хв експозиції опромінення грени А1.

Дослідження, спрямоване на вивчення можливості прогнозування зміни господарсько-цінних показників за зміною ЕТР після лазерного опромінення грени (?=0,633мкм) проведене з використанням породи Мер.-7 і партеноклонів Р-29 і 4n22. Експозиції опромінення грени обрані відповідно до змін ЕТР і складали для Мер.-7 30 сек і 30 хв, а для Р-29 і 4n 22 1, 10 і 20 хв. Наявність достовірної позитивної кореляції відзначено тільки у самців породи Мер.-7 за масою кокона, оболонки і шовконоснісю.

Вивчення впливу лазерного опромінення грени А1 (л=0,633?км) на здатність до термічного амейотичного партеногенезу грени А2 проводилися на партеноклонах Р-29, 4n 22 (1, 10 і 20 хв) (табл.3) і породі Мер.-7 (30 сек і 30 хв).

Таблиця 3. Вплив лазерного опромінення грени на здатність до термічного амейотичного партеногенезу наступного покоління

Генотип | Експозиція

опромінення

грени | % нормально

пігментованих яєць |

% яєць,

що почали

розвиток

Р-29 | Контроль | 42,781,47 | 98,270,34

1 | 51,621,35*** | 98,080,24

10 хв | 61,441,12*** | 98,800,24

20 хв | 49,330,99*** | 98,590,24

4n 22 | Контроль | 43,861,84 | 94,890,64

1 хв | 51,211,48** | 95,200,46

10 хв | 70,321,35*** | 94,460,77

20 хв | 66,340,86*** | 98,170,44***

Примітка. *- Р0,05, **- Р0,01; ***- Р0,001

У партеноклона Р-29 усі вивчені експозиції опромінення не змінили відсоток яєць, що почали розвиток, і підвищили відсоток нормально пігментованих яєць на 8,8 %, 18,7 % і 6,5 % при 1, 10 і 20 хв, відповідно. У партеноклона 4n 22 при 20 хв експозиції відзначено достовірне підвищення відсотка яєць, що почали розвиток, на 3,3 %; показник відсотка нормально пігментованих яєць підвищився на 7,4 %, 26,5 % і 22,5 %, відповідно, при 1, 10 і 20 хв експозиції. У породи Мер.-7 експозиція опромінення 30 сек привела до достовірного підвищення відсотка яєць, що почали розвиток на 25,1 % і підвищення відсотка нормально пігментованих яєць на 6,5 %. Експозиція опромінення 30 хв привела до достовірного зниження відсотка яєць, що почали розвиток, на 4,9 %.

Дослідження впливу лазерного опромінення грени (?=0,633мкм) при експозиціях 1 і 3 хв на показник ритміки скорочення спинної судини гусениць проводили на породах Мер.-6, Мер.-7 і гібридах Мер.-6Мер.-7 і Мер.-7Мер.-6. Було виявлено, що в більшості випадків відбувається достовірне зменшення частоти скорочень. Максимальне зменшення даного параметра відзначено у породи Мер.-6 на 7,1 % (Р0,01) при 1 хв експозиції опромінення грени. Вивчення ритміки кровообігу породи Мер.-7 при експозиціях опромінення грени 30 с і 30 хв, проведене в інший сезон, показало недостовірне підвищення досліджуваного параметра.

Дослідження впливу лазерного опромінення грени (?=0,633мкм) на тривалість життя імаго проведено на партеноклонах Р-29 і 4n 22. Відзначені зниження даного показника при всіх досліджуваних експозиціях опромінення (1, 10 і 20 хв) були недостовірними.

Вплив лазерного опромінення грени на господарсько-цінні показники дубового шовкопряда Antherаea pernyi G.

Досліджували вплив лазерного опромінення грени дубового шовкопряда (?=0,633мкм, експозиції: 1-6 хв) на господарсько-важливі показники лінії 38-39 і лінії 11.

У лінії 38-39 відзначене достовірне зниження життєздатності на 30,3 % (Р0,05) при експозиції опромінення 1 хв, а також підвищення маси оболонки самок на 57,8 (Р0,05) і 67,9 % (Р0,01) та самців на 71,1 і 44,2 % (Р0,01) і шовконосності – на 2,7 і 3,3 % (Р0,01) у самок і на 3,9 (Р0,001) і 2,5 % (Р0,01) у самців при 3 і 6 хв опромінення відповідно.

У лінії 11 виявлені значні збільшення показників коконів після опромінення грени. Для 1, 2 і 4 хв, відповідно, ці підвищення склали за масою кокона 53,6; 46 і 43,9 % (Р0,001) у самок і 23,8; 15 і 22,1 % (Р0,05 - Р0,01) у самців; за масою оболонки – 165, 152,2 і 159,1 % (Р0,001)у самок і 37,9 % (Р0,05) для 1 хв у самців; за шовконосністю - 3,5; 3,5 % і 1,8 % (Р0,001) у самок.

Таким чином, стимулюючий ефект лазерного опромінення у дубового шовкопряда залежить від ряду факторів: генетичних особливостей лінії, статі, а також експозиції опромінення.

Встановлені генетичні відмінності в реакції порід, міжпородних гібридів і партеноклонів шовковичного та ліній дубового шовкопрядів на розглянуті впливи, а також встановлений пролонгований ефект за рядом ознак як на протязі онтогенезу, так і в наступному поколінні дозволяє по-новому поглянути на можливі механізми взаємодії електромагнітного випромінювання з живими об’ектами та припустити важливу і маловивчену роль власних електромагнітних властивостей ядерного геному у цих механізмах. Одержані результати є матеріалом для подальшого вивчення цього нового аспекта генетики.

ВИСНОВКИ

1. Встановлено генетичні відміни в реакції порід, гібридів і партеноклонів шовковичного шовкопряда на низькоінтенсивні НВЧ, КВЧ і лазерне опромінення грени.

2. Показана можливість поліпшення ряду господарсько-цінних і адаптивно-важливих показників шовковичного шовкопряда за допомогою опромінення грени електромагнітними полями. Стимулююча дія залежить від генотипу шовкопряда, параметрів поля і експозиції опромінення.

3. Стимулюючий ефект електромагнітних полів проявляється за такими біологічними і господарсько-цінними ознаками: ембріональна терморезистентність (до 51,1 %), терморезистентність гусениць (до 33,8 %), вихід гусениць із грени (до 8,9 %), життєздатність (до 13,1 %), маса кокона (до 15,5 %), маса шовкової оболонки (до 24,8 %), шовконосність (до 2,3 %), плідність імаго (до 14,2 %), заплідненість грени (до 8,8 %), маса заплідненого яйця (до 8,3 %), частота скорочень спинної судини гусениць (до 5,6 %) і тривалість життя імаго (до 19,1 %).

4. Встановлені генетично обумовлені зміни ембріональної терморезистентності після НВЧ, КВЧ і лазерного опромінення грени шовковичного шовкопряда. Показано, що електромагнітне опромінення впливає на ступінь виразності гетерозисного ефекту за показниками ембріональної та гусеничної термотезистентності.

5. НВЧ і лазерне опромінення призводить до достовірних змін ембріональної терморезистентності та господарсько-цінних показників другого покоління.

6. Встановлені генетично детерміновані кореляції між змінами ембріональної терморезистентності та біологічними показниками після опромінювань. Показана можливість оцінювати біологічну ефективність НВЧ опромінювання за показником зміни ембріональної терморезистентності.

7. Після опромінювання грени НВЧ стійкість гусениць до штучного зараження вірусом ядерного поліедрозу підвищуеться на 2,6 - 35,9 % в залежності від генотипу і експозиції опромінення.

8. Встановлені міжстатеві відміни в реакції міченої за статтю породи на лазерне опромінення пов’язані із залежністю біологічного ефекту лазера від прозорості оболонки грени.

9. Виявлено стимулюючий вплив лазерного опромінення грени на амейотичний партеногенетичний розвиток наступного покоління, який проявився у підвищенні відсотка нормально пігментованих яєць на 6,5 – 26,5 %.

10. Встановлені генетичні відміни за стимулюючими впливами лазерного опромінення грени дубового шовкопряда на господарсько-ціннні ознаки.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Бойко Е. А., Шаламова О. А., Литвин В. М. Влияние лазерного облучения грены на некоторые биологические показатели тутового шелкопряда (Bombyx mori L.) // Изв. Харьк. энтом. о-ва. – 1999. – Т. 7, вып. 1. – С. 110 – 113.

2. Бойко Е. А., Шахбазов В. Г., Литвин В. М., Шаламова О. А. Влияние лазерного облучения грены на теплоустойчивость различных стадий онтогенеза тутового шелкопряда Bombyx mori L. // Изв. Харьк. энтом. о-ва. – 1999. – Т. 7, вып. 2. – С. 142 – 144.

3. Бойко Е. А., Шахбазов В. Г., Шаламова О. А., Литвин В. М., Коробов А. М. Изменение некоторых биологических показателей Bombyx mori L. под влиянием лазерного облучения грены // Фотобиология и экспериментальная фотомедицина. – 2000. – Т. 3, № 3, 4. – С. 56 – 59.

4. Шахбазов В. Г., Литвин В. М., Шаламова О. А., Чепель Л. М., Бойко Е. А. Электромагнитная стимуляция продуктивности тутового и дубового шелкопрядов // Междунар. науч.-практ. конф. "Экологическая и техногенная безопасность" (30 – 31 марта 2000 г., Харьков). Сб. научн. тр. – Харьков. – 2000. – С. 324 – 325.

5. Бойко Е. А., Шахбазов В. Г., Литвин В. М., Шаламова О. А., Суханов С. В. Особенности действия лазерного излучения на хозяйственно-ценные показатели меченой по полу породы тутового шелкопряда Bombyx mori L. // Материалы ХIV Междунар. науч.-практ. конф. "Применение лазеров в медицине и биологии" (16 – 19 мая 2000 г., Харьков). – Харьков. – 2000. – С.154.

АНОТАЦІЯ

Бойко Е. А. Використання електромагнітних полів для підвищення неспецифічної стійкості і продуктивності різних генотипів шовковичного і дубового шовкопрядів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.15 – генетика. – Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна, Харків, 2001.

Дисертація присвячена вивченню змін ряда біологічних показників порід, гибридів, партеноклонів шовковичного і ліній дубового шовкопрядів після опромінення грени низькоінтенсивними полями НВЧ, КВЧ і лазера. Показана залежність реакції від генотипу, параметрів електромагнітного поля й експозиції опромінення. Виявлено стимулюючий ефект низькоінтенсивного НВЧ і лазерного опромінення грени на показники неспецифічної стійкості і продуктивності шовковичного шовкопряда. Встановлено вплив електромагнітних опромінень на біологічні ознаки другого покоління. Показано стимулюючий ефект лазерного опромінення грени на господарсько-цінні показники дубового шовкопряда.

Ключові слова: породи, гібриди, партеноклони, шовковичний шовкопряд, дубовий шовкопряд, неспецифічна стійкість, біологічні показники, термотест, електромагнітні поля.

АННОТАЦИЯ

Бойко Е. А. Использование электромагнитных полей для повышения неспецифической устойчивости и продуктивности разных генотипов тутового и дубового шелкопрядов. – Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.15 – генетика. – Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, Харьков, 2001.

Диссертация посвящена изучению изменений ряда показателей неспецифической устойчивости и продуктивности разных генотипов тутового и дубового шелкопрядов после облучения грены низкоинтенсивными полями СВЧ, КВЧ и лазера.

Объектами исследования служили партеноклоны, породы и гибриды тутового шелкопряда – Bombyx mori L. и линии дубового шелкопряда – Antheraea pernyi G.

В качестве источников излучения использовались: генератор поля см диапазона (СВЧ) с =2,29 см и плотностью мощности 700 мкВт/см2; генератор мм диапазона (КВЧ) ГЧ-141 со встроенным блоком автоматического свиппирования, диапазон частот перестройки 37-53 Ггц (ґ–ґґ=5,66–8,19 ?м), частота свиппирования 20 Гц, плотность потока мощности не более 10 мВт/см2; He-Ne лазер типа ЛНГ-111 с длиной волны 0,633 мкм и плотностью мощности 2,5 мВт/см2; He-Ne лазер с длиной волны 0,670 мкм и выходной мощности излучения 4 мВт.

Установлено, что низкоинтенсивное электромагнитное облучение грены приводит к изменению эмбриональной и гусеничной терморезистентности, а также ряда хозяйственно-ценных и адаптивно-важных признаков тутового шелкопряда: выхода гусениц из грены, жизнеспособности гусениц, массы кокона, массы шелковой оболочки, шелконосности, плодовитости имаго, оплодотворенности грены, массы оплодотворенного яйца, частоты сокращений спинного сосуда гусениц, продолжительности жизни имаго. Показана возможность повышения показателей путем облучения грены. Биологический эффект зависел от генотипа шелкопряда, параметров электромагнитного поля и экспозиции облучения.

Показано, что електромагнитное облучение влияет на степень выраженности гетерозисного эфекта по показателям ембриональной и гусеничной терморезистентности.

Обнаружено влияние СВЧ и лазерного облучения грены на эмбриональную терморезистентность, а также массу кокона, массу оболочки и шелконосность второго поколения тутового шелкопряда.

Показана возможность оценивать биологическую эффективность СВЧ облучения грены по изменению показателя эмбриональной терморезистентности. У породы тутового шелкопряда выявлена положительная корреляция между изменениями эмбриональной терморезистентности и хозяйственно-ценных показателей после СВЧ облучения грены

После СВЧ облучения грены установлено повышение устойчивости гусениц к исскусственному заражению вирусом ядерного полиэдроза в зависимости от генотипа и экспозиции воздействия.

Показано, что биологическая активность лазерного излучения зависит от прозрачности серозной оболочки грены. Отмечено улучшение показателей коконов самцов после лазерного облучения непигментированной грены меченой по полу породы.

Выявлено стимулирующее влияние лазерного облучения грены на партеногенетическое развитие следующего поколения, которое проявилось в повышении процента яиц, приступивших к развитию и процента нормально пигментированных яиц.

Показано, что стимулирующий эффект лазерного облучения грены дубового шелкопряда на хозяйственно-ценные показатели зависит от генетических особенностей линий и пола, а также экспозиции облучения.

Результаты данной работы свидетельствуют о значительных биологических эффектах СВЧ, КВЧ и лазерного облучения грены тутового и дубового шелкопрядов, которые приводят к изменению показателей на различних стадиях онтогенеза и в следующем поколении. При этом реакция на указанные факторы определена генотипически.

Ключевые слова: породы, гибриды, партеноклоны, тутовый шелкопряд, дубовый шелкопряд, неспецифическая устойчивость, биологические показатели, термотест, электромагнитные поля.

ANNOTATION

Boyko Ye. A. The use of elektro-magnetic fields for elevation of nonspecific stability and productivity of various genotypes of silkworm and oak silkworm. – Manuscript.

Thesis for a candidate’s degree of biological science in the speciality of 03.00.15. – Genetics. – Kharkov National University by V.N. Karazin, Kharkiv, 2001.In the thesis is dedicated to the stady of changes in a number of biological indices of silkworm breeds, hybrids and partenoclones and oak silkworm lines after irradiation of the silkworm eggs with low-intensity fields of ultrahigh frequency and laser. It is shown that the reaction depends on the genotype, parameters of electromagnetic field and irradiation exposition. A stimulating effect of low-intensity fields of ultrahigh frequency and laser irradiation of the silkworm eggs on non-specific stability indeces