Тест-системи (тест-об’єкти) для оцінки генотоксичних факторів

Рослини мають здатність ефективно концентрувати і перетворювати речовини, які знаходяться в навколишньому середовищі, що збільшує чутливість та інформативність їх використання з метою контролю якості навколишнього середовища. Вищі рослини можуть бути ефективно використані в польових умовах для оцінки якості повітря, води і грунту і для оцінки ефектів хронічної дії.

Тест-системи вищих рослин можуть бути об'єднані з мікробіологічними тестами для виявлення промутагенів. Хромосоми і клітинне ядро ​ ​ рослин, ссавців і інших еукаріот подібні за своєю будовою, функціями, життєвому циклу і реагують на вплив мутагенів подібним чином. Рослинні тест-системи можуть ефективно використовуватися в широкому діапазоні умов навколишнього середовища. Для рослин характерні високі темпи розвитку, швидка зміна фаз онтогенезу. Вони виробляють велику кількість нащадків, що відкриває широкі можливості для дослідження спадкових ефектів. Генетична ідентичність використовуваних в цілях біоіндикації рослин може бути досягнута шляхом вегетативного розмноження. Розроблено значну кількість рослинних тест-систем для оцінки дії полютантів на різних рівнях біологічної організації [Verschaeve, 2010].

Методики роботи з більшістю рослинних тест-систем детально відпрацьовані, носять стандартизований характер. Використання більшості рослинних тест-систем відносно недорого. З іншого боку, існують обмеження для використання рослинних тест-систем в моніторингу. Життєвий цикл рослин довше, ніж у бактерій, дріжджів і дрозофіли. Існують значні фармакокінетичні та біохімічні відмінності між рослинами і ссавцями. Тому тест-системи рослин не володіють чутливістю до деяких класів промутагенів, таких як нітроаміни, гетероциклічні аміни і поліциклічні ароматичні вуглеводні.

Такі рослини, як кінські боби, цибуля, традесканція, кукурудза, ячмінь і соя, мають істотні переваги в порівнянні з іншими рослинними тест-об'єктами. Рослинні тест-системи в наші дні широко використовуються при оцінці мутагеного забруднення. Це обумовлено цілим рядом переваг рослин як індикаторів генотоксичності різних факторів, так і сигнальних об'єктів при моніторингу за станом навколишнього середовища. Так, методи роботи з рослинним матеріалом досить економічні, вимагають мінімальної кількості обладнання та реактивів, догляд за рослинами менш трудомісткий, ніж за тваринами [Maluszynska, 2005].Висока швидкість зміни клітинних поколінь в кореневій меристемі цибулі Allium cepa забезпечує достатню чутливість і порівняно швидку реакцію на що впливає фактор, яка проявляється в зміні швидкості росту коренів, а, отже, і ділення клітин [Silva, 1994]. Методика має такі переваги, як висока швидкість оцінки, доступність матеріалів і хороша кореляція з результатами досліджень на клітинних культурах інших представників еукаріот [Коваленко, 2007].

Іншим широко використовуваним рослинним тест-об'єктом є традесканція. За допомогою традесканції найчастіше оцінюють частоту соматичних мутацій в волосках тичиночних ниток або частоту мікроядер в тканинах рослини, які активно діляться (Trad-MN). Trad-SHM-тест заснований на гетерозиготності за кольором тичиночних ниток традесканції, тому мутації в клітинах тичиночних ниток можуть змінювати пігментацію з блакитного кольору (домінантний) на рожевий (рецесивний). Частоту мутацій прийнято оцінювати числом мутаційних подій на 1000 переглянутих волосків. У цьому тесті зростання волоска розглядається як еквівалент формування мікроорганізмами колонії, а недорозвинені волоски - як еквівалент культур клітин, які не вижили. Гігантські, подвійні і потрійні клітини, розгалуження волоска і інші аномалії фіксуються разом з втратою репродуктивної здатності і є індикаторами генотоксичної дії. Хоча Trad-SHM-тест досить чутливий для виявлення ефектів низьких доз мутагенів, він поступається іншим тестам зручністю використання в польових умовах, оскільки рослини необхідно культивувати на експериментальних ділянках не менше 14 днів [Левіна, 2012].