Temat: Wpływ niskich dawek promieniowania X na częstość mutacji somatycznych we włoskach pręcika (Trad-SH) oraz na częstość mikrojąder w mejotycznych komórkach macierzystych ziarna pyłku (Trad-MCN) bioindykatora Tradescantia
(Influence of low dose of X-rays on stamen hair cell gene mutations (Trad-SH) and micronucleus frequencies in meiotic pollen mother cells (Trad-MCN) bio- assays in Tradescantia)

Opiekun pracy: dr Agnieszka Panek, tel.: 662 83-68, 662 84-82
e-mail: Agnieszka.Panek@ifj.edu.pl


kierunek: Fizyka medyczna


Problem badawczy:
Wzrost ilości związków chemicznych pochodzących z przemysłu, rolnictwa i komunikacji miejskiej oraz zwiększone zagrożenie ekspozycji na promieniowanie w naszym środowisku, ma wielki wpływ na zdrowie człowieka i przeżywalność organizmów żywych na Ziemi. Ocena wpływu skażeń środowiska na organizmy przez pomiar ich składowych jest niewystarczająca. W badaniu wpływu skażeń środowiska na organizmy, należy zwrócić uwagę na potencjalnie toksyczny charakter skażeń i ich wpływ na materiał genetyczny. Dla ochrony przed czynnikami mutagennymi i kancerogennymi obecnymi w naszym środowisku bardzo ważne jest wykrycie niskiego poziomu skażeń w środowisku, co jest możliwe, gdy stosujemy testy z bioindykatorami. Przykładem takiego bio-indykatora są heterozygotyczne pod względem genu barwy klony Tradescantia T02 i 4433 stosowane od lat 70-tych w Zakładzie Biologii Radiacyjnej i Środowiskowej IFJ PAN [1,2]. W oparciu o powyższy model badawczy po raz pierwszy zostało wykazane przez A. Cebulską - Wasilewską zjawisko synergizmu pomiędzy promieniowaniem a czynnikami chemicznymi [3]. Również ostatnie wydarzenia związane z awarią w elektrowni jądrowej w Fukishimie wykazały jak niezwykle czułym bioindykatorem jest Tradescantiai jak duże znaczenie ma narażenie na niskie dawki promieniowania. Przeprowadzony po awarii monitoring genotoksyczności powietrza na obszarze Krakowa i okolic wykazał znacząco wyższy poziom mutacji u Tradescantia w okresie nieznacznie podniesionego poziomu I-131 (dane z monitoringu fizycznego) w powietrzu, które dotarło do nas z Japonii [4].

Celem proponowanej pracy jest zbadanie wpływu dawki na częstość mutacji somatycznych we włoskach pręcika (Trad-SH) oraz na częstość uszkodzeń chromosomowych obserwowanych jako mikrojądra w komórkach ziarna pyłku (Trad-MCN) Tradescantia po zastosowaniu niskich dawek promieniowania X.

Metodyka:
W ramach swojej pracy magistrant zapozna się z warunkami hodowli klonów T02 i 4433 bioindykatora Tradescantia w warunkach kontrolowanych (szklarnia) jak i podczas monitoringu środowiskowego oraz opanuje zdolność samodzielnego wykonywania testów częstość mutacji somatycznych we włoskach pręcika (Trad-SH) oraz mikrojąder w mejotycznych komórkach macierzystych ziarna pyłku (Trad-MCN) [1-7]. Testy mutacji genowych (Trad - SH) oraz mikrojądrowy (Trad - MCN) są wydajne, proste, szybkie i niedrogie. Doskonale nadają się w biomonitroringu skażeń środowiska. Test Trad- SH pozwala wykrywać mutacje genowe i letalne we włoskach pręcików u Tradescantia (w komórkach somatycznych). Możliwość porównania wrażliwości komórek Tradescantia do wrażliwości komórek człowieka jest dodatkowym atutem w jego stosowaniu. Test Trad-MCN poszerza spektrum badań o uszkodzenia chromosomowe w komórkach macierzystych ziarna pyłku (w komórkach szlaku generatywnego).
a)
b) Rys. 1. Przykładowe mutacje a) genowe (zmiana barwy) w komórkach włoska pręcika u Tradescantia (Trad - SH) b) Tetrady z mikrojądrami w komórkach ziarna pyłku (Trad - MCN).

Zgodnie z powyższym Tradescantia może być uznawana jako pierwszy wskaźnik wpływu czynników zewnętrznych na materiał genetyczny. Zastosowanie obu testów pozwoli na ocenę czułości obu testów na niskie dawki. Ponadto może pokazać związek między obecnością chromosomowych uszkodzeń a mutacjami genowymi, oraz może dać pełniejszy obraz uszkodzeń spowodowanych ekspozycją na niskie dawki promieniowania.

Uzyskane umiejętności:
Podczas wykonywania pracy magisterskiej magistrant:

  • zapozna się z procedurami hodowli bioindykatora Tradescantia,
  • nauczy się planowania i organizacji wykonania eksperymentów biologicznych,
  • posiądzie praktyczne umiejętności wykonywania testów:
    • częstość mutacji punktowych we włoskach pręcika (Trad-SH),
    • mikrojąder w mejotycznych komórkach macierzystych ziarna pyłku (Trad-MCN)o,
    • analizy preparatów przy zastosowaniu mikroskopu,
  • przygotuje bazę uzyskanych rezultatów,
  • przeprowadzi analizę statystyczną uzyskanych rezultatów z zastosowaniem podstawowych testów statystycznych.

Piśmiennictwo:
[1] Cebulska-Wasilewska A., Leenhouts HP, Chadwick K. (1981), Synergism between EMS and rays for the induction of somatic mutation in Tradescantia, Int. J. Radiat. Biol., 40, 163 - 173.
[2] Cebulska - Wasilewska A. (2002) Short term bio-assay based on gene mutations level in Tradescantia cells (Trad-SH) NATO ARW Kraków, June 23-27, pp.13-18.
[3] Cebulska-Wasilewska A., K. Schneider, J.K. Kim (2001), Relative biological efficiency for the induction of the various gene mutations in normal and enriched with 10B Tradescantia cells by neutrons from 252Cf source. Mutation Res. 474, 57-70.
[4] Panek A., Miszczyk J., Kyu Kim J. and Cebulska-Wasilewska A. (2011) Comparison of gene mutation frequency in Tradescantia stamen hair cells detected after Chernobyl and Fukushima Nuclear Power Plant accident. Korean J. Environ. Biol. 29 (4) : pp.373-378.
[5] Ma T.H., Cabrera G.L., Cebulska-Wasilewska A., Chen R., Loarca F., Vanderberg A.L., Salamone M.F. (1994) Tradescantia stamen hair mutation bioassay. Mutation Research 310, pp. 211-220.
[6] Ma T.H., Cabrera G.L., Chen R., Gill B.S., Sandhu S.S., Vandenberg A.L., Salamone M.F. (1994) Tradescantia micronucleus bioassay. Mutation Research 310, pp. 221-230.
[7] Kim J.K., Shin H.S., Cebulska-Wasilewska A., (2003) Application of TSH Assay to Radiation Biology and Environmental Study; Katowice, May 19 - 23.