Наиболее значительные исследования сравнительной радиочувствительности высших наземных растений при внешнем облучении семян проведены Е. И. Преображенской.
Основываясь на большом экспериментальном материале, охватывающем около 700 видов и сортов растений, автор разделяет все изучавшиеся растения на три основные группы; при этом за границы радиочувствительности приняты летальные дозы по выживаемости растений в конце вегетационного периода: для радиочувствительной группы растений приняты дозы от 15 до 25 кр, для группы средней чувствительности — от 25 до 100 кр и для радиоустойчивой — > 100 кр. Из покрытосеменных класс однодольных растений является в среднем более радиочувствительным, чем класс двудольных, а древесные и кустарниковые формы в пределах класса двудольных чувствительнее травянистых. Предполагается, что эволюционно старые виды растений более радиочувствительны, чем эволюционно молодые.
Среди древесных растений наименьшей устойчивостью к облучению на всех стадиях развития характеризуются хвойные породы. Критические дозы внешнего облучения семян различных видов сосны, кедра, ели, пихты и лиственницы, вызывающие снижение всхожести на 50% и гибель значительной части появившихся всходов, составляют от 1 до 6 кр.
Проведенные в нашей лаборатории опыты С. В. Тарчевской и П. И. Юшковым показали, что ЛД50, установленная по лабораторной всхожести семян, составляет для сосны (Pinus silvestris L.) — 2,5 кр для ели (Picea excelsa Link) — 3-3,5 кр, а для лиственницы (Larix sukaczevii Djil.) — 5-7 кр. Энергия прорастания семян всех трех видов растений подавляется при еще более низких дозах облучения.
В вариантах с облучением в диапазонах доз от 100 до 1000 р появление всходов началось одновременно с контролем и закончилось в течение 9 дней. При дозе облучения 2500 р процесс появления всходов был более растянутым во времени (до 25 дней). К моменту завершения появления всходов в контрольном варианте всхожесть семян, облученных в дозе 2500 р, составляла 16, а к концу летнего сезона 31%. Развертывание семядольной хвои и появление первичной хвои у растений в этом варианте отставали от контрольных на 8 дней, при этом наблюдалась гибель сеянцев от поражения корневой шейки грибком. Через 16 месяцев после появления всходов отмечалось определенное отставание в развитии сеянцев при облучении семян в дозах 1000 и 2500 р. Длина верхушечных побегов, число боковых побегов и парной хвои, а также вес боковых побегов и первичной хвои у сеянцев указанных вариантов опыта были ниже по сравнению с контролем. При дозе облучения 250 р по ряду показателей отмечен эффект радиостимуляции.
Повреждающие дозы при облучении сеянцев и взрослых деревьев хвойных пород варьируют в пределах от 600 до 1500 р.
По данным исследований, проведенных в нашей лаборатории, хроническое облучение сеянцев сосны обыкновенной в дозе 50 p/сутки уже в течение первого месяца после начала облучения вызвало прекращение роста корней, стебля и первичной хвои. При этом снижалась интенсивность поглощения углекислоты, происходила задержка оттока продуктов фотосинтеза из хвои и изменялся характер распределения ассимилятов в растении. Облучение сеянцев в дозах 0,5 и 5 p/сутки в течение 140 дней со дня появления всходов не вызывало заметных отклонений от контроля.
Высокую радиочувствительность хвойных некоторые исследователи относят за счет большого размера хромосом в клетках этих растений, поскольку радиочувствительность многих видов тесно коррелирует с объемом клеточного ядра, и размером хромосом в интерфазе. Следует отметить, однако, что причины очень больших различий в радиочувствительности разных видов растений изучены все еще недостаточно. В пределах отдельных систематических групп растений отмечалась зависимость радиочувствительности от масличности семян, от их размера и анатомического строения от плоидности и числа хромосом, от степени гибридности и других биологических особенностей. Вместе с тем ни одна из этих особенностей не может служить общей основой для объяснения причин различной радиочувствительности всех изучавшихся видов растений.
В пределах вида и даже сорта радиочувствительность растений сильно зависит от многих сопутствующих факторов, что еще больше затрудняет изучение проблемы. Показано, например, что недозревшие семена более радиочувствительны, чем семена достигшие полного созревания. Установлена зависимость радиочувствительности от влажности семян, от условий выращивания семенного материала и пострадиационного его хранения, от условий выращивания растений после облучения.
Радиочувствительность изменяется также в процессе набухания и прорастания семян, при этом набухшие и проросшие семена в несколько раз чувствительнее к облучению, чем сухие. При облучении вегетирующих растений генеративные стадии развития оказываются радиочувствительнее вегетативных.
Кроме того, радиочувствительность зависит от вида излучения и мощности дозы. Излучения с высокой линейной плотностью ионизации (альфа-частицы, нейтроны), как правило, эффективнее бета — и гамма — лучей, особенно в случае накопления соответствующих излучателей в тканях растений. Мощность дозы имеет большое значение при облучении растений в периоды их активного роста. Установлено, что куммулятивные дозы, вызывающие резкое угнетение роста растений, значительно выше при малой мощности излучения, чем при высокой. Лучевое поражение сухих семян, по-видимому, в меньшей степени зависит от мощности дозы, хотя в последнее время получены данные, свидетельствующие о том, что длительное облучение сухих семян с малой мощностью оказывается более эффективным, чем острое облучение при высокой мощности и дозы.