1.3. Дія іонізаційного опромінення на рослини.

Опромінення рослин чи окремих їх органів може бути зовнішнім, внутрішнім і змішаним. Зовнішнє опромінення відбувається тоді, коли джерело випромінювання віддалене від об'єкта.

Загальна доза радіації може надходити частинами упродовж тривалого періоду, що вимірюється місяцями і роками. Таке опромінення називають хронічним. Така сама доза радіації, що надходить короткочасно, викликає гостре опромінення рослин. Внутрішнього опромінення рослини зазнають, коли радіонукліди надходять у них через листки чи корені. При цьому найбільше опромінення тканин і органів рослин спричинюють альфа- і бета-частинки, довжина пробігу яких невелика. Меншу щільність опромінення створюють гама-кванти, які проходять великі відстані і вилітають за межі органів рослин.

Змішаному опроміненню рослини піддаються, коли в них накопичились радіонукліди, які розпадаються і випромінюють гама-кванти, а ті, в свою чергу, опромінюють зовні рослини, що ростуть поряд.

Усі види випромінювань взаємодіють із живою матерією і викликають прямі і побічні ефекти. Розміри пошкоджень рослини залежать від дози і характеру дії випромінювань, а також від здатності пошкодженого організму до регене­рації та низки інших умов. До складу рослин входить 75 - 95 % во­ди. При опроміненні рослин молекули води розщеплюються на радикали, з яких утворюються пероксиди і гідропероксиди. З ними пов'язане виникнення первинних хімічних змін і наступне радіаційне ураження рослин.

Особливо чутливе до опромінення ядро клітини, оскільки при цьому порушується генетична структура ДНК. Втрата частини чи й усіх хромосом призводить до загибелі клітин. Враховуючи, що опромінення завжди впливає на процеси метаболізму, які в основному відбуваються в цитоплазмі, її пошкодження теж може спричинити загибель клітини.

Під дією радіації руйнуються унікальні генетичні структури (ДНК). Внутрішньоклітинні мембрани можуть пошкоджуватись за прямої дії іонізуючих частинок, вільними радикалами, активними речовинами (радіотоксинами), які утворюються в результаті перебігу в клітині хімічних і біологічних процесів під дією радіації.

Характер і ступінь вияву пошкоджень вегетуючих рослин великою мірою визначаються потужністю дози випромінювання і різ­няться за умов хронічного, гострого опромінення і спадної в часі потужності дози опромінення.

Опромінення вегетуючих рослин ячменю і пшениці дає чітко ви­ражені цитогенетичні ефекти, з'являються стерильні рослини, зменшується врожай, спостерігається їх загибель.

Забруднення посівів озимої пшениці у фазі 3-4 листків спричиняло порушення мітозу в апікальній меристемі. Вже через 1 добу після забруднення, коли поглинена конусом наростання доза досягла 3 Гр, спостерігалося вірогідне зниження частоти хромосомних аберацій у мейозі. В міру накопичення дози частота аберантних клітин зростала і на 21-шу добу з початку опромінення їх було в 3,7 раза більше, ніж на неопромінених рослинах.

Опромінення рослин на ранніх етапах розвитку призводить до підвищення частоти хлорофільних мутацій, а в разі опромінення у фазу кущення і виходу в трубку зростає частота морфологічних мутацій, а контактне бета-опромінення осілими на листках частинками радіоактивних опадів спричинює їх пошкодження - некротичні явища у вигляді чорних плям, жовкнення, скручування. В ячменю і пшениці всихали кінчики листків, спостерігалися опіки поверхні стебел і навіть остюків колосків у вигляді жовто-оранжевих і коричневих плям.

Злаки дуже радіочутливі у фазі виходу в трубку, коли поряд із диференціацією конуса наростання утворюються статеві клітини і настає готовність до їх запліднення. Радіочутливість збільшується в міру диференціації конуса наростання.

Найтиповішими морфологічними змінами при опроміненні рослин у ранні фази розвитку є безості, мутовчасті, вилчасті форми колосків. Найбільше морфологічних змін у разі опромінення ячменю у фазу колосіння, а найбільше знижується схожість насіння у фазу цвітіння, коли формування зародка тільки починається. Комплексною оцінкою впливу радіоактивних опадів на посіви є продуктивність рослин, що відображає сукупну дію пошкоджень на всіх етапах росту і розвитку рослин.

При опроміненні дозою до 13 Гр ячменю і пшениці у фазу сходів не відмічено зменшення урожайності цих культур ні в рік забруднення, ні в два наступні роки. При забрудненні посівів у фазу ку-щіння-колосіння урожайність зерна зменшувалась залежно від ступеня опромінення.

У міру збільшення тривалості перебування багаторічних рослин у зоні підвищеної радіації, слід очікувати селективного збільшення поліморфізму і фізіологічної нестабільності.