Предпосевное облучение семян овощей защищенного грунта

1. Радиоиндикаторный метод  (метод меченых атомов). Метод  основан на использовании химических  соединений, в структуру которых  включены в качестве метки  радиоактивные элементы. Обычно  применяют радиоактивные изотопы  элементов, входящих в состав  организма и участвующих в  обмене веществ: 3Н, 14С, 24Na, 32P, 35S, 40K, 45Ca, 51Cr, 59Fe, 125I, 131I, поведение которых в организме аналогично поведению их стабильных изотопов. Это обстоятельство дает возможность наблюдать поведение и участие в обмене веществ меченых органических и неорганических соединений в организме.

Контроль за распределением и накоплением меченых атомами  веществ осуществляется с использованием метода радиоавтографии,   т. е. получение  фотографических изображений в  результате действия на фотоэмульсии излучений радиоактивных элементов, находящихся в исследуемом объекте. Выделяют макроавтографию, с помощь которой изучают распределение  радиоактивных изотопов в макроструктурах  организма, и микроавтографию, с  помощью которой изучают внутриклеточное  распределение радиоизотопов и  их участие в биохимических процессах  клетки. Сущность метода авторадиографических исследований заключается в следующем: подопытному животному вводят радиоизотоп; берут на анализ органы, кровь и из них готовят препараты (гистосрезы, мазки) для авторадиографии; в течение определенного времени создают контакт между изготовленным препаратом, содержащим радиоизотоп, и фотоэмульсий; проявление и фиксация фотоматериала. Для макроавтографии используют высоко чувствительные рентгеновские и фотографические пленки, а также специальные жидкие и съемные ядерные эмульсии, которыми покрывают гистологические препараты.

С помощь метода радиоавтографии  у животных были изучены основные процессы метаболизма:

– белково-минеральный обмен  и его динамика в костной ткани;

– функционирование щитовидной и поджелудочной желез, гипофиза,  органов и систем организма;

– динамическое равновесие обменных процессов в живом организме, взаимозамещаемость многих веществ, непрерывный  распад и синтез веществ в клетках; наличие процесса обновления и скорость обновления белковых молекул в тканях различных органов;

– всасывание питательных  веществ и влияние состава  рациона кормления на продуктивность животных;

– накопление и выведение  минеральных веществ из организма  животных.

2. Нейтронно-активационный  метод. Высокочувствительный метод  определения ультрамикроколичеств  стабильных изотопов в биологических  материалах – крови, лимфы,  тканях органов и т. д., которые  облучают потоком нейтронов, где  в результате облучения образуются  радиоактивные изотопы или продукты  активации, которые затем подвергают  радиохимическому и радиометрическому  анализу. Этот метод широко  используют для определения содержания  пестицидов в продукции растениеводства  и животноводства.

3. Радиоиммунологический  метод. При этом методе радиоизотопы  не вводятся в организм. Он  позволяет быстро и надежно  определять содержание гормонов, ферментов, рецепторных белков  в биологических жидкостях и  тканевых экстрактах, в лекарственных  препаратах, в различных органических  соединениях, а также содержание  любого ничтожно малого количества  вещества в других объектах. Для  проведения этого анализа используют  соответствующие антисыворотки  и меченные радиоактивной меткой  антигены. Для метки антигенов  используют радиоактивный изотоп  йода (131I) или тритий (3Н). Периодическое исследование содержания гормонов в крови позволяет контролировать течение полового цикла, своевременно выявлять нарушения воспроизводительной способности, обоснованно применять гормональные препараты для восстановления половой функции и определять время искусственного осеменения животных. Радиоиммунологический метод используется с целью прогнозирования молочной и мясной продуктивности, диагностики лейкозов и бешенства, вирусных болезней, тяжести лучевого поражения, а также в селекционной работе для характеристики генофонда селекционных групп и выявлению изменений в процессе селекционного улучшения животных.

1.5. Использование радиоактивных изотопов в качестве индикаторов в растениеводстве

К числу наиболее прогрессивных  методов исследования относится  метод радиоактивных индикаторов, или меченых атомов. Этот метод, обладая  исключительно высокой точностью, получил широкое распространение  в мировой исследовательской  практике. Большое значение метод  имеет при проведении различных  биологических исследований и, в  частности, при решении вопросов по защите растений.

Метод радиоактивных индикаторов  предусматривает введение в исследуемые  биологические объекты препаратов, содержащих в очень малых –  индикаторных количествах – радиоактивные  изотопы. Возникающие в исследуемых  объектах процессы приводят к перераспределению  в них радиоактивных веществ, позволяющих изучить характер происходящих изменений. Обнаружение микроколичеств радиоактивных изотопов и количественная оценка содержания их в изучаемых  объектах производятся с помощью  прецизионных радиометрических приборов. Устройство, принцип работы и правил эксплуатации радиометрических приборов составляют предмет специальной  дисциплины – радиометрии.

Радионуклиды трудно получить в абсолютно чистом виде. Обычно они находятся в смеси с  нерадиоактивными веществами.

В связи с развитием  высокоэффективного химического метода борьбы с вредными организмами, увеличением  общего количества применяемых пестицидов и расширением их ассортимента возникает  необходимость интенсификации исследований токсических свойств этих препаратов.

Эти исследования предусматривают  всестороннее изучение внедряемых в  производство препаратов нового синтеза  с целью определения их эффективности  и области применения, а также  оценки возможности селективности  их действия, выражающейся в отсутствии вредного влияния на полезную флору  и фауну и в первую очередь  на человека и сельскохозяйственных животных.

Проведение всесторонних токсикологических исследований немыслимо  без привлечения новых прогрессивных  методов исследования. К числу  таких методов следует отнести  метод радиоактивных индикаторов, или меченых атомов. Одно из существенных преимуществ метода – возможность  проведения прижизненных наблюдений за биообъектами – приобретает исключительное значение при изучении механизмов действия пестицидов. Открывается возможность  наблюдения за динамикой проникновения  пестицидов в растения, насекомых  и грызунов, преимущественной локализацией их в отдельных органах и тканях, а также изменением токсических  свойств под влиянием метаболических процессов. Изучение этих вопросов приобретает  особое значение при оценке пестицидов направленного действия и избирательного действия гербицидов на растения. Наряду с этим открываются большие возможности  использования метода радиоактивных  индикаторов при изучении физиологических  и биохимических процессов и  патологических изменений в защищаемых растениях. Метод позволяет также  решать и ряд практических задач:

– определение длительности сохранения токсических свойств  пестицидов после обработки ими  растений;

– определение остаточных количеств токсических веществ  в сельскохозяйственной продукции;

– установление предуборочных  сроков обработки растений пестицидами.

Метод радиоактивных индикаторов, или меченых атомов, основан на применении специально синтезируемых  пестицидов, в которых один или  несколько стабильных изотопов замещены радиоактивными. Простейшим примером использования таких пестицидов может служить фосфид цинка, применяемый  в борьбе с грызунами. При исследовании механизма действия этого зооцида  может быть использован синтезированный  фосфид цинка, содержащий радиоактивный  изотоп фосфора 32Р, цинка 65Zn или одновременно два изотопа. Присутствие в препарате радиоактивных изотопов может быть обнаружено с помощью высокочувствительных радиометрических методов и приборов.

Метод радиоактивных индикаторов  приобретает особое значение при  изучении токсических свойств наиболее сложных пестицидов органического  синтеза. При исследовании этих пестицидов применяются специально синтезированные  препараты, в которых радиоактивные  изотопы размещены в молекулах  таким образом, что после распада  последних на части каждая из этих частей будет содержать вполне определенный изотоп.

Количество радиоактивных  изотопов в применяемом препарате  обусловлено задачей исследований. В случае, если необходимо проследить проникновение пестицида в организм, можно использовать препарат, содержащий один радиоактивный изотоп, например, радиоактивный изотоп фосфора 32Р или серы 35S.

С помощью метода радиоактивных  индикаторов можно проследить динамику поступления и разложения препарата  в растении. В этом случае после  введения меченого препарата в почву  или нанесения на листья растения производят через определенные интервалы  времени, исчисляемые днями, систематический  отбор проб с обработанного меченым  препаратом растения. Пробы отбирают в виде кусочков стеблей или листьев. Определение радиоактивности этих проб радиометрическими методами позволяет  проследить за изменением содержания препарата в растении.

В лабораторных исследованиях  и в полевых условиях на опытных  участках меченые радиоактивными изотопами  препараты применяют для характеристики пестицидов, например при оценке стойкости  их к воздействию различными физическими  факторами (светом, температурой, влажностью), а также химическими факторами.

При изучении действия метафоса на организм насекомых и растений, а также при определении его  характеристики применяются различные  радиоактивные изотопы углерода 14С, фосфора 32Р, серы 35S, занимающие определенные места в структуре молекул метафоса. Процесс разложения метафоса, как известно, довольно сложный. В результате его гидролиза образуется метиловый спирт, который может быть обнаружен по изотопу 14С, а также тиофосфорная кислота, характеризующаяся наличием радиоактивных изотопов фосфора 32Р и серы 35S. Однако дальнейшее разложение тиофосфорной кислоты с выделением сероводорода позволяет раздельно определить продукты распада, так как радиоактивные изотопы фосфора 32Р и серы 35S, дающее различное по жесткости излучение, могут быть обнаружены с помощью соответствующих счетчиков. Кроме того, применяя различные растворители, можно определить степень разложения пестицида и выделить продукты его распада. Так, например, метафос, хорошо растворимый в маслах и органических растворителях, почти не растворяется в воде.

Определение качества обработки  посевов пестицидами. В связи  с развитием химического метода борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур исключительное значение приобретает  вопрос о рациональном и экономическом  расходовании пестицида. При опрыскивании с самолета, а также при аэрозольной  обработке возможен снос ветром значительного  количества препарата с обрабатываемого  участка. Большие потери препарата  происходят из-за оседания его на почву. Оставшаяся часть препарата крайне неравномерно распределяется на обработанной пестицидами площади и в вертикальном направлении – по ярусам листьев  растений.

Анализ данных о распределении  пестицидов на обработанной площади  позволяет оценить качество работы опрыскивателей определенной системы, разработать метод, устраняющий  неравномерность оседания пестицидов на данной площади, а также найти  поправочные коэффициенты к применяемым  дозировкам пестицидов с тем, чтобы  повысить процент гибели вредных  насекомых.

Для определения степени  равномерности распределения пестицидов на поверхности обработанных ими  растений может быть использован  радиоизотопный метод, который позволяет  определять микроколичества пестицидов. При проведении анализов с помощью  этого метода применяются радиоактивные  изотопы с коротким периодом полураспада, например радиоактивный изотоп фосфора 32Р (Т=14,3 дня), золота 198Аu (Т=2,7 дня) и др.

Метод маркировки радиоактивными изотопами. Рациональная организация  мероприятий по борьбе с вредителями  сельскохозяйственных растений может  быть достигнута на основе использования  точных данных о закономерностях  развития популяций. Определение этих закономерностей является весьма сложной  задачей, поскольку развитие популяций  зависит от многих факторов, не всегда поддающихся учету.

При динамическом описании популяций необходимо наличие точных данных о влиянии на скорость размножения  и гибели особей рассматриваемого вида таких факторов, как наличие пищевых  ресурсов, конкуренции за общие источники  пищи и миграций в поисках новых  источников пищи, а также взаимодействия различных видов при наличии  хищничества и паразитизма. На указанный  весьма сложный комплекс факторов, влияющий на развитие популяций, накладывается  общий фон динамики изменения  погодных условий, который может  внести существенные поправки при определении  закономерностей развития популяций. Достоверность полученных закономерностей  в значительной мере будет определяться полнотой использования данных многолетних  наблюдений за популяциями изучаемых  видов.