Содержание
Введение…………………………………………………………………….3
Использование радиационно – биологической технологии для повышения урожайности культур………………………………………………..5
Использование радиационно – биологической технологии для повышения продуктивности животных при производстве кормов и кормовых добавок…………………………………………………………………………….8
Использование радиационно – биологической технологии для стерилизации лекарственных средств…………………………………………..12
Использование радионуклидных и радиоимулогических методов в животноводстве………………………………………………………………….14
Использование мутогенного действия ионизирующих излучений в селекционно – генетических иследованиях……………………………………17
Радиационная стимуляция животных……………………………..22
Заключение………………………………………………………………..24
Список литературы……………………………………………………….26
Введение
Исследование действия ионизирующей радиации на биологические объекты в зависимости от дозы, мощности облучения и состояния облучаемого объекта послужило основой разработки и внедрения в сельское хозяйство радиационно-биологической технологии. В качестве источников излучения используют гамма-установки с радионуклидами 60Со и 137Cs, ускорители электронов с энергией до 10 МэВ, а также источники излучения, связанные с ядерными реакторами (радиационные контуры, частично или полностью отработанные ТвЭЛЫ — радиоактивные отходы атомной энергетики).
Наиболее широкое применение в радиционно – биологической технологии получили источники нуклидов 60Со и 137Cs. Они имеют длительный период полураспада (у 60Со — 5,27 года, у 137Cs — 29,6 года), сравнительно высокую проникающую способность гамма-излучения, которая не дает наведенной радиоактивности в облучаемых объектах. Физико-механические свойства источников этих нуклидов позволяют длительно эксплуатировать элементы в радиационно-биологических установках. Эти источники можно приобретать в необходимом количестве и располагать радиационно-биологическую установку на любом расстоянии от ядерного реактора [1].
Использование ускорителей для радиционно- биологической технологии имеет свои преимущества: возможность получения высокой мощности пучка, экономичность и безопасность, поскольку излучение генерируется периодически, а не постоянно, как у гамма-нуклидных установок.
Радиационные контуры и ТвЭЛЫ применяют в РБТ пока только для экспериментальных целей. Это связано с тем, что они должны быть расположены вблизи ядерных реакторов, хотя использование их как источников излучения одновременно могло бы решить вопрос утилизации отходов атомной промышленности.
В нашей стране для нужд сельского хозяйства и научных исследований в области радиационно-биологической технологии создан целый ряд передвижной и стационарной техники [2].
1. Использование радиационно – биологической технологии для повышения урожайности культур
Основная задача сельскохозяйственного производства – обеспечение страны продовольствием и сырьем для перерабатывающей промышленности, в связи с чем данная отрасль должна непрерывно повышать производство сельскохозяйственной продукции и одновременно снижать затраты на ее выращивание.
В настоящее время для повышения урожайности продовольственных культур применяются дорогостоящие минеральные удобрения, а для предотвращения потерь урожая в результате повреждения растений вредными организмами – широкий спектр различных пестицидов. Но использование данных средств (особенно химических препаратов) крайне негативно отражается на биоценотических связях и может привести к нарушению сложившихся биоценозов и экосистем. Однако, повышение продуктивности сельскохозяйственных растений можно достичь и другими методами. Один из них – это предпосевная подготовка семенного или посадочного материала с применением физических факторов, таких как электромагнитное излучение различной частоты, электрическое поле коронного разряда, концентрированный солнечный свет, лазерное, ультрафиолетовое или инфракрасное излучения, переменное магнитное поле и др [2].
Результаты анализа литературных данных и наших многолетних исследований показали, что использование вышеназванных факторов позволяет поднять урожайность сельскохозяйственных культур на 5…20 %. В тоже время известно, что некоторые виды электромагнитного излучения – СВЧ, ВЧ, лазер, ультрафиолетовые лучи, рентгеновское и гамма-излучение способны вызывать мутации у живых организмов, и тем самым представляют угрозу для здоровья человека.
По этой причине, из физических факторов, используемых в практике сельского хозяйства, наибольшего внимания заслуживает тот, применение которого обеспечивает радиационную и экологическую безопасность, не требует больших материальных затрат и легко окупается прибавкой урожая. Таким фактором является низкочастотное электромагнитное излучение (ЭМИ), причем уровень напряженности магнитного поля которого не превышает напряженности магнитного поля Земли. Оно не вызывает мутаций у живых организмов и безопасно для здоровья человека.
Начало изучению влияния слабых низкочастотных электромагнитных полей и излучений на живые организмы положили исследования коллектива российских ученых под руководством В.И. Данилова, проведенные в 80 – 90-х гг. XX века [2].
Они установили, что нормальное развитие живого организма неразрывно связано с магнитным полем Земли, так как эволюция всего живого проходила не только под воздействием света, тепла, наличия атмосферы, воды, но и под воздействием гравитационного и магнитного полей планеты. Было установлено, что изменение состояния геомагнитного поля оказывает определенное влияние на живые организмы. Доказана возможность использования искусственно созданных слабых низкочастотных электромагнитных полей для обработки семенного или посадочного материала. Были созданы приборы – генераторы низкочастотных электромагнитных колебаний, которые прошли широкие производственные испытания (приказ №145 МСХ РФ от 06.03.93 г.). Исследования выявили положительное влияние слабых электромагнитных полей и низкочастотного излучения, при обработке ими семенного материала, на урожайность многих сельскохозяйственных культур. Так, учеными из Санкт-Петербургского университета было установлено, что магнитная обработка семян пшеницы и ячменя повышала продуктивную кустистость и массу зерен в колосе, вследствие чего прибавка урожая составила 17,7…22,7 % (Иванова и др., 1995). Данные, полученные во ВНИИ зернобобовых и крупяных культур показали, что магнитная обработка семян гороха, проса и ячменя повышает полевую всхожесть растений на 4…12 %, стимулирует их рост и развитие и в конечном итоге увеличивает урожайность на 4,4…20,8 %.
Однако, в вышеназванных исследованиях было установлено, что обработка семян гороха электромагнитным полем не уничтожала семенную инфекцию, хотя степень развития гнилей при этом снижалось в два раза; на просе ЭМИ также не оказало инактивирующего действия на пыльную головню.
Вот почему предпосевную электромагнитную обработку семян многие исследователи рекомендуют использовать для повышения урожайности многих сельскохозяйственных культур [1].
2. Использование радиационно – биологической технологии для повышения продуктивности животных при производстве кормов и кормовых добавок
В основе методов получения кормов и кормовых добавок лежит использование бактерицидного действия ионизирующих излучений. Значительный резерв для получения ценных кормов и кормовых добавок — промышленные, сельскохозяйственные и бытовые отходы. Очистка сточных вод на первом этапе заключается в отстаивании нерастворимых твердых остатков, которые образуют сырой осадок сточных вод (ОСВ). Биологическая очистка аэрированных сточных вод приводит к образованию активного ила. При этом в ОСВ возрастает доля биологической массы, представляющей собой преимущественно белковое вещество. Та часть активного ила, которая не используется как затравка для биологической очистки новых порций сточных вод, составляет избыточный активный ил (ИАИ). Иловые площадки есть даже в зоне городов. ОСВ и ИАИ имеют высокую влажность (92...97 %) и представляют собой сложные коллоидно-дисперсные водные системы с высоким сопротивлением к фильтрации. Они являются благоприятной питательной средой для возникновения опасной микрофлоры, для заражения яйцами гельминтов; в них легко развивается гнилостное брожение. Вместе с тем ОСВ и ИАИ можно рассматривать как ценное сырье для получения корма и кормовых добавок для животных. Так, активный ил содержит около 70 % органических веществ, 30...40 % белков, жиров, углеводов, витаминов и минеральных веществ, практически все заменимые и незаменимые аминокислоты.
Дезинфекция и дегельминтизация ОСВ и ИАИ могут быть успешно решены путем применения ионизирующего излучения, которое приводит к гибели большинства возбудителей инфекционных и инвазионных болезней. Летальная доза зависит от типа микроорганизмов, их радиочувствительности. Кроме того, с увеличением обсемененности доза немного возрастает. В водных средах, насыщенных кислородом, наблюдается усиленное действие радиации (кислородный эффект). Поглощенная доза 10...20 кГр обеспечивает стерильность по всем наиболее часто встречающимся в отходах возбудителям инфекционных и инвазионных болезней. При повышении температуры до 320...330 °К (47...57 °С) дозу полного обеззараживания можно снизить в 10 раз (модифицирующий фактор). Предварительное облучение ОСВ и ИАИ, кроме того, снижает удельное сопротивление к фильтрации в 1...5 раз, что сокращает время обработки стоков и снижает энергозатраты.
В университете штата Нью-Мехико в США совместно с фирмой «Сандиа» были проведены исследования по скармливанию телкам (20 голов) ОСВ, облученных дозой 10 кГр. Было показано, что конечные приросты массы в опытной и контрольной группах не различаются, физиологические показатели крови, содержание тяжелых металлов соответствуют норме, мясо по цвету, плотности и вкусовым качествам не изменилось. По калорийности и биологической ценности аминокислот ОСВ не уступают муке из жмыха семян хлопчатника. В опытах на мышах было установлено отсутствие в ОСВ, обработанном ионизирующим излучением, токсических веществ.
Технология получения корма из ИАИ была разработана Институтом физической химии АН Украины. Она включает обработку ИАИ ускоренными электронами до поглощенной дозы 10 кГр, его фильтрацию при давлении 0,8 МПа и сушку. Получаемая кормовая добавка не содержит патогенных микроорганизмов, вирусов и яиц гельминтов и нетоксична.
Подвергнутые радиационной обработке ОСВ и ИАИ могут быть использованы и в качестве органо-минеральных удобрений.
Другими объектами радиационной обработки могут быть древесина, солома и другие отходы. Интересные работы в этом направлении были выполнены в НИИ физической химии АН СССР и НИ физико-химическом институте имени Л. Я. Карпова. Известно, что растительные материалы в сухом виде на 60 % состоят из целлюлозы, т. е. углеводного компонента. Но сельскохозяйственные животные усваивают целлюлозу примерно на 10... 15 % вследствие ее трудной переваримости. В то же время целлюлоза — сложный полисахарид, включающий глюкозу — ценный энергетический субстрат для жизнедеятельности организма животных. Таким образом, растительное сырье (солома, древесина и другие отходы) служит важным источником получения кормовых добавок.
При действии радиации осуществляется процесс деполимеризации, происходит амортизация целлюлозы в древесине; она смягчается и повышается ее растворимость в воде. В результате радиационно-химических превращений в растительном сырье уменьшается доля трудногидролизуемых органических соединений. Растворимость облученного материала возрастает в 10 раз, так как при радиолизе целлюлозы происходит разрыв полимерных цепей и образуются легкорастворимые продукты, которые в организме животного под действием соков усваиваются.
Наиболее перспективно прямое использование облученного древесного сырья для кормления животных. Дозы облучения составляют 100...200 кГр. Метод прямого скармливания облученной древесины животным испытан в Ленинградском ветеринарном институте на крупных животных и в Казанском ветеринарном институте на птицах. Доказано, что 50 % рациона можно заменять облученной древесиной.
Наиболее мощное и экономичное производство может быть организовано на базе ядерных реакторов, на урановых контурах производительностью 100 тыс. т в год. Можно использовать гамма-нуклидные установки и ускорители электронов. Было показано, что переваримость сухого вещества соломы озимой ржи возрастает от 17 до 27 % после облучения ускоренными электронами поглощенной дозой до 10...30 кГр. Радиационная обработка грубых кормов способствует их ферментации и дрожжеванию, что позволяет получать корма, обогащенные легкопереваримыми углеводами и протеином.
Таким образом, при радиационной обработке качество грубых кормов может быть улучшено, а некормовые растительные материалы (древесные отходы, кукурузные стержни, лузга и др.) могут быть переработаны в высококачественные углеводсодержащие корма и кормовые добавки. Кроме того, корм из растительного сырья после действия ионизирующего излучения пригоден для длительного хранения. Опыты по его хранению в течение 2...3 лет в упакованных мешках не выявили каких-либо изменений качества корма. Необлученный же корм подвергался гниению [2].
3. Использование радиационно – биологической технологии для стерилизации лекарственных средств
Стерилизация – полное уничтожение в том, или ином объекте живых микроорганизмов и их спор. Стерилизация имеет большое значение при изготовлении всех лекарственных форм и особенно инъекционных. В данном случае следует стерилизовать посуду, вспомогательный материал, растворитель и готовый раствор. Таким образом, работа по изготовлению растворов для инъекций должна начинаться со стерилизации и стерилизацией заканчиваться.
Сложность процесса стерилизации заключается, с одной стороны, в высокой жизнестойкости и большом разнообразии микроорганизмов, с другой стороны – термолабильностью многих лекарственных веществ и лекарственных форм или невозможностью по ряду причин использовать другие методы стерилизации. Отсюда, исходят требования к методам стерилизации: сохранить свойства лекарственных форм и освободить их от микроорганизмов.
Методы стерилизации должны быть удобны для использования в аптеки, особенно в аптеках, в рецептуре которых инъекционные растворы составляют до 60-80%.
В технологии лекарственных форм используют разные методы стерилизации: термические методы, стерилизация фильтрованием, радиационная стерилизация, химическая стерилизация.
Лучистая энергия губительно действует на клетки живых организмов, в том числе и на различные микроорганизмы. Принцип стерилизующего эффекта радиационного излучения основан на способности вызывать в живых клетках при определенных дозах поглощенной энергии такие изменения, которые неизбежно приводят их к гибели за счет нарушения метаболических процессов. Чувствительность микроорганизмов к ионизирующему излучению зависит от многих факторов: наличия влаги, температуры и др.
Радиационная стерилизация является эффективной для крупных производств.
Радиационную стерилизацию используют главным образом для стерилизации термочувствительных материалов и продукции. Многие лекарственные средства и некоторые упаковочные материалы чувствительны к ионизирующему излучению, следовательно, этот метод допустим только тогда, когда было экспериментально подтверждено отсутствие вредного влияния на продукцию. Как правило, облучение ультрафиолетовым излучением не является приемлемым методом стерилизации.
Во время процесса стерилизации должно проводиться измерение поглощенной дозы ионизирующего излучения. Для этого следует использовать дозиметры, показания которых не зависят от используемой мощности дозы излучения, но которые обеспечивают количественную регистрацию дозы излучения, поглощенную самой продукцией. Дозиметры должны быть размещены среди загрузки в достаточном количестве и на достаточно близком расстоянии друг от друга, чтобы гарантировать наличие дозиметров во всех местах, подвергаемых облучению. Пластмассовые дозиметры должны применяться лишь в пределах срока действия их калибровки. Показания дозиметров необходимо снимать в течение короткого отрезка времени после облучения.
В качестве средства дополнительного контроля могут использоваться биологические индикаторы.
Процедуры валидации должны гарантировать, что учтено влияние разной плотности укладки стерилизуемой продукции.
Процедуры обращения с материалами должны предотвращать перепутывание между облученными и необлученными материалами. На каждую упаковку должны быть нанесены чувствительные к излучению цветовые индикаторы для того, чтобы различать упаковки, прошедшие и не прошедшие облучение [4].
4. Использование радионуклидных и радиоимулогических методов в животноводстве
В животноводстве в настоящее время радиоактивные изотопы используются:
1) В качестве индикаторов при изучении промежуточного обмена, процессов усвоения составных частей корма животными, путей синтеза в организме белков, жиров, углеводов, процессов образования молока, яиц, шерсти и т. д.;
2) При изучении обмена минеральных веществ и особенно кальция, фосфора, йода, различных микроэлементов в организме животных при различных физиологических состояниях, а также при болезнях (рахит, остеомаляция и др.);
3) Для изучения механизма действия лекарственных веществ при разработке новых методов лечения животных;
4) Для изучения функции эндокринных желёз у сельскохозяйственных животных при различных физиологических состояниях.
По всем указанным направлениям интенсивно ведут научно-исследовательскую работу, разрабатывают конкретные методы применения радиоизотопов в физиологии, биохимии и клинике для изучения нормального и патологического состояния организма.
Применение радиоактивных индикаторов разрешило многие теоретические вопросы промежуточного обмена в организме животных. Так обоснованы теории образования мочевины в организме, а также пуриновых тел, бета-окисления жирных кислот и д. р. Доказаны пути образования ацетоновых тел, синтеза гликогена в тканях, механизм анаэробного и аэробного гликолиза, пути синтеза специальных белков печени, синтеза жиров у низших жирных кислот и многое другое.
Исследования, проведённые с применением меченых атомов, показали, что содержащийся в организме животного запасной жир является не малоподвижным, как считалось ранее. Жиры подвижны и обновляются с большой быстротой. Точно также считалось, что белки тканей и клеток организма относительно долговечны, что в процессе жизнедеятельности тратятся главным образом пищевые белки, а белки тканей и органов тратятся в меньшей степени. В связи с этим в науке установилось представление о существовании так называемого экзогенного и эндогенного обмена белков. Радиоизотопные методики показали полную несостоятельность такого представления. Белки всех тканей обновляются с очень большой быстротой. Например, белки печени полностью обновляются за 3-4 дня. Особенно быстро обновляются в организме белки слизистой кишечник, печени. Исследованиями с применением изотопных методов установлено, что в организме животного обратимо совершается постоянный обмен белками между кровью и тканями без предварительного их распада до аминокислот. Этими данными обосновано совершенно новое представление о быстрой обновляемости и подвижности белков организма.
Для ветеринарных врачей и зоотехников большое значение приобрели исследования с применением изотопных методов для изучения минерального обмена в организме растущих и высокопродуктивных животных.
Радионуклиды используют при изучении процессов поглощения пищи, ускорения тех или иных её компонентов. Недостаток тех или иных её компонентов. Недостаток тех или иных элементов в пище может привести к сокращению продуктивности скота. Радионуклиды позволяют своевременно диагностировать нарушения в метаболизме, установить, что необходимо добавлять в кормовые рационы.
В последние годы успешно применяются радиоимунологические методы анализа. Создание радиоимунологического метода в 1960 г. (Yalow, Berson) – одно из наиболее важных достижений в развитии биологических методов исследования за последние 30 лет. Вместе с родственными методами: радиоиммунологический метод произвёл революцию в такой важной области, как эндокринология, и оказывает преобразующее влияние на развитие гематологии, фармакологии, а также приобретает большое значение для ранней диагностики рак, лейкоза крупного рогатого скота [3].
5. Использование мутогенного действия ионизирующих излучений в селекционно – генетических иследованиях
Генетическое действие ионизирующих излучений наиболее глубоко было изучено на растениях и микроорганизмах. Еще в 1928 г. Л. Н. Делоне, а в 1934 г. А. А. Сапегин применили рентгеновское излучение для получения мутаций при селекции.
Под влиянием ионизирующих излучений легко возникают хромосомные и генные, или точечные, мутации. Хромосомные мутации, как правило, приводят к летальному исходу; они имеют значение в стерилизующем эффекте радиации. Для радиационной селекции важное значение приобретают генные мутации. Известно, что вся совокупность свойств, которые характеризуют данный вид растений, животных или микроорганизмов, запрограммирована в ДНК в виде последовательности 4-х нуклеотидов.
При облучении в ДНК возникают повреждения, которые непосредственно изменяют генетический код, т. е. ведут к образованию генных мутаций: окислению пиримидиновых оснований с образованием гидроперекисей и гликолей, замене одного основания другим, распаду пуриновых оснований и др. В процессе редупликации ДНК на поврежденной матрице возможны так называемые трансверсии, т. е. замена пуриновых оснований пиримидиновыми, и наоборот. При этих изменениях меняется смысловое значение кодона. Это приводит к синтезу белков с нарушенной последовательностью аминокислот. Изменение первичной структуры белка отразится на его трехмерной структуре, что приведет к неправильной самосборке таких белков в морфологические структуры, к появлению уродливых форм, нарушению процессов метаболизма.
В образовании мутаций немаловажную роль играют и процессы репарации одиночных разрывов и повреждений оснований. При восстановлении поврежденных участков ДНК полимеразы могут совершать значительное число ошибок. Таким образом, причиной мутаций может быть не только прямое попадание ионизирующей частицы в ДНК, но и радиационное изменение одного из многих белков хроматина — полимеразы.
Вероятность появления мутаций в результате ошибок при репликации ДНК сильно возрастает в присутствии перекисей, хинонов, семихинонов. Эти вещества, как известно, образуются в облученной клетке и активно реагируют с местами разрывов в цепи ДНК, с нуклеотидами, которые идут на застройку «брешей» или на синтез новой полипептидной цепи.
На основе радиационного мутагенеза в растениеводстве успешно решаются вопросы получения высокоурожайных, устойчивых к неблагоприятным условиям среды и действия патогенных вредителей новых сортов сельскохозяйственных растений. Селекционеры почти в 5 раз сократили срок выведения новых сортов ячменя и пшеницы, используя мутагенный эффект гамма-облучения. С помощью экспериментального мутагенеза в нашей стране выведены 45 сортов пшеницы, 5 из которых районированы, например сорт пшеницы Новосибирская 67, сорт ячменя Обский. В странах разных континентов зарегистрировано 412 сортов мутационной селекции, поступивших в производство, в их числе 28 сортов пшеницы с улучшенной продуктивностью, зимостойкостью, раннеспелостью, большим содержанием белка, устойчивые к полеганию, мучнистой росе, бурой и стеблевой ржавчинам, с высокими хлебопекарными и другими качествами. Доля сортов важнейших сельскохозяйственных культур составляет более 50 %; из них получено с использованием радиации 93 % мутантов, а с помощью химического мутагенеза — 7 %.
В бывшем СССР получены хозяйственно ценные мутанты сои (Универсал 1), кукурузы, люпина (Мутант 486), гречихи (Аэлита, Лада), гороха, фасоли (Урожайный, Мутант 7), хлопчатника (АН-402, АН-403), раннеспелые томаты, раннеспелый и устойчивый к фитофторе картофель (Рентгеновский), морозостойкие мутанты яблони, вишни и многие другие.
В США внедрен устойчивый к болезням сорт арахиса, в Японии — скороспелый сорт сои (Райден) и высокоурожайный сорт риса (Рей-Мей), в Аргентине — крупноплодный сорт персиков, в Индии и Швеции — сорта пшеницы с повышенным содержанием протеинов, в Венгрии — скороспелый мутант риса.
С помощью радиомутации удалось вывести новую разновидность тутового шелкопряда с более высокой продукцией шелкового волокна (за счет отбора самцов), выведена новая порода норки с оригинальным серебристым цветом меха.
В бывшей Чехословакии радиационным методом был получен штамм микроорганизма для производства молочного нисинового порошка нислактин. При добавлении к плавленым сырам он улучшал их качество и продлевал срок хранения. В промышленном масштабе с успехом были проверены молочные смеси, содержащие нислактин, для выкармливания поросят. При использовании нислактина кормовые смеси приобретали новые диетические и целебные свойства, повышался прирост массы поросят и улучшалось их общее состояние.
Другой пример — использование методов радиационной селекции для получения новых форм микроорганизмов — возбудителей заболеваний у вредителей сельскохозяйственных культур. Так, с помощью ионизирующего излучения получена новая форма этномогенного гриба боверина — возбудителя мускардиноза у свыше 60 видов насекомых-вредителей (фасолиевая зерновка, яблонная плодожорка, хлебный клоп-черепашка и др.). На базе этой работы был создан и испытан препарат «Боверин», который вызывал гибель многих насекомых-вредителей в период уборки урожая.
Особый интерес при радиационных мутациях представляют те из них, у которых поврежден кодон, необходимый для образования аллостерического центра фермента. Нарушение функций этого центра может снять субстратное ингибирование фермента. В результате фермент активируется, и реакции, катализируемые этим ферментом, идут интенсивнее, чем в норме. На этом основании получены мутанты микроорганизмов с усиленной продукцией того или иного метаболита (антибиотиков, аминокислот и др.).
Облучением культур дрожжей выведены их расы, вырабатывающие в 2 раза больше эргостерина, чем исходные. Такое наследственно закрепленное изменение обмена веществ имеет большое значение для витаминной промышленности.
Комбинированным воздействием радиации и химических мутагенов выведено много штаммов высокоактивных плесневых грибов — продуцентов пенициллина, стрептомицина, ауреомицина, эритромицина и альбомицина, которыми теперь располагает промышленность. Некоторые штаммы дают выход стрептомицина в 20, а пенициллина в 50 раз больше исходных рас. Это позволило организовать промышленное производство антибиотиков и сделало их широко доступными препаратами. Такой положительный опыт распространен и на другие отрасли микробиологической промышленности для получения высокоактивных продуцентов витаминов, различных ферментов и органических кислот.
Значительный интерес представляют изменения вирулентности микроорганизмов и их способность образовывать токсины под действием ионизирующих излучений. Данные изменения могут быть стойкими, закрепленными наследственно. Такие авирулентные мутанты используются для разработки вакцин. Кроме того, изменения вирулентности бактерий и их способности к токсинообразованию могут происходить и при таком облучении бактерий, когда не возникает мутаций.
Возникновение мутаций, как и всякое вероятностное событие, возрастает с увеличением поглощенной дозы. Однако с увеличением дозы возрастает гибель мутаций в облученной популяции, а многие из возникших не выявляются. В микробиологической практике используют обычно дозы, при которых остается 1...5 % выживших микроорганизмов. При радиационной селекции растений часто используют дозы, вызывающие гибель 70 % растений. Среди оставшихся 30 % выживших растений можно наблюдать большое количество мутаций. Абсолютные значения дозы зависят от радиочувствительности взятого организма.
Для радиационного мутагенеза применяют специально созданные исследовательские ядерные реакторы, радионуклидные гамма-установки («Гамма-поле», «Гамма-панорама», «Генетик»), ускорители электронов [1].
6. Радиационная стимуляция животных
Данных о радиационной стимуляции у млекопитающих немного. Показано, что хроническое облучение крыс при мощности дозы 0,2·10-2 Гр/год приводит к достоверному повышению их плодовитости: количество родившихся крысят более чем в 2 раза превышает таковое в контрольной группе (А. В. Федоров, 1973 г.). У мышей, получавших в течение всей жизни пищу, содержащую некоторое количество радиоактивных элементов, наблюдали также ускорение роста, увеличение абсолютной массы тела и стимуляцию функции воспроизводства (А. П. Ермолаева-Маковская и др., 1973 г.).
Радиостимуляцию изучают в скотоводстве, свиноводстве, звероводстве. Так, гамма-облучение суточных поросят крупной белой породы дозами 0,1...0,25 Гр приводило к увеличению массы тела животных на 10... 15 % в первые 3 месяца жизни. К шестимесячному возрасту масса тела превышала на 6... 8 % массу контрольных животных. При этом радиостимуляция не влияла отрицательно на органолептические и биохимические показатели (В. А. Киршин, Григорьев, Пастухов, 1983 г.).
Опыты, проведенные на валухах тонкорунных овец в условиях овцеводческого хозяйства, показали, что облучение ягнят в одно-, двух- и трехмесячном возрасте малыми дозами на гамма-установке «Панорама-2» к 9-месячному сроку приводит к повышению живой массы, выживаемости, настригу, густоты, длины шерсти по сравнению с контролем (Курбангалеев, Йшмухаметов, 1994 г.).
Имеются данные, что гамма-облучение норок при экспозиционной дозе 0,1 ...0,3 Гр повышает выживаемость потомства, сопротивляемость заразным болезням, в том числе алеутской болезни норок, и улучшает качество пушнины, особенно у самцов.
Облучение черно-бурых лисиц незадолго до гона сокращало данный размытый период, увеличивало плодовитость самок, повышало выживаемость потомства. При этом потомство облученных самок росло интенсивнее и обладало более длинными шкурками при той же пушистости на период убоя.
По сведениям Галена после облучения небольшого участка кожи кроликов при экспозиционной дозе 1 Гр через 48...96 ч у них повышался фагоцитарный индекс в крови. Это свидетельствует о стимуляции факторов неспецифического иммунитета, увеличивающего жизнеспособность животного организма.
Данные процессы радиационно-биологической технологии в звероводстве находятся пока на первой экспериментальной стадии, поскольку внедрение технологий возможно только в промышленных звероводческих комплексах, которых сейчас крайне мало.
Рассматривая вопрос о стимулирующем действии радиации, следует учесть, что ускорение роста и развития может приводить к сокращению продолжительности жизни организма, что в целом является отрицательным явлением. Вместе с этим в животноводстве оно может приобретать положительное значение с хозяйственной точки зрения.
Ускорение цикла развития под влиянием облучения в стимулирующих дозах было показано в опытах с мышами и дрозофилой. Но данных о сокращении жизни животных не имеется. Напротив, есть сведения о ее продлении. Так, Е. Лорец (1980 г.), исследуя влияние различных доз хронического гамма-излучения на развитие мышей и морских свинок, показал, что их облучение при мощности дозы 0,11 • 102 Гр/сут. начиная с одного месяца и до конца жизни приводит к увеличению средней продолжительности жизни мышей с 703 дней до 761 дня, а свинок — с 1400 до 1457 дней.
Таким образом, сферы применения радиостимуляции довольно обширны и перспективны из-за высокообещающей экономической выгоды, что особенно важно в наше время — время рыночной экономики [3].
Заключение
Развитие радиационных технологий по обработке продукции агропромышленного производства в Российской Федерации сдерживается несовершенством отечественной нормативно-правовой базы и недостаточным развитием специализированных центров по облучению продукции сельского хозяйства и пищевой промышленности.
Отдельного рассмотрения требуют вопросы пищевой ценности облученных продуктов питания, а также внедрения радиационных технологий в практику современного сельского хозяйства и пищевой промышленности. Радиационные технологии окажутся конкурентоспособными, если они будут экономически эффективными и легко встраиваемыми в традиционные агротехнологии, технологии хранения и переработки продукции и стандартизированными.
В настоящее время радиационная обработка сельскохозяйственной и пищевой продукции осуществляется в более чем 60 странах мира. По сведениям ФАО ООН, только Европа ежегодно выпускает на рынок более 200 тысяч тонн облученных продуктов. В ряде стран созданы специализированные центры по облучению сельскохозяйственной продукции и продуктов питания. Наибольшее количество таких радиационных центров находится в США и Китае.
Радиационные технологии в России еще не получили широкого применения. Тем не менее, и в нашей стране имеются многочисленные научные разработки таких технологий и установок для облучения сельскохозяйственной и пищевой продукции [5].
Список литературы
1. Белов А.А. Радиобиология / А.А. Белов, В.А. Киршин, Н.П. Лысенко и др. – М.: Колос, 1999. – 384 с.: ил.
2. Гудков И.Н. Основы обшей и сельскохозяйственной радиобиологии /Гудков И. Н. Год изд.: 1991 – 322 с.
3. Корнеев Н.А., Сироткин А.Н. Основы радиоэкологии сельскохозяйственных животных. -- М.: Энергоатомиздат, 1987.
4.Киршин В.А., Белов А.Д., Бударков В.А. Ветеринарная радиобиология. М.: Агропромиздат, 1986 г., 175 с.
5. Ярмоненко С. П. Радиобиология человека и животных. — М.: Высшая школа, 1988.
|
Скачать 41.44 Kb.