Povećanje proizvodnje hrane nužno je za zadovoljavanje potreba svjetskog stanovništva. U tom smislu, pesticidi su sastavni dio modernih poljoprivrednih praksi usmjerenih na povećanje prinosa usjeva. Pokazalo se da široko rasprostranjena upotreba sintetičkih pesticida u poljoprivredi uzrokuje ozbiljno onečišćenje okoliša i probleme s ljudskim zdravljem. Pesticidi se mogu bioakumulirati na staničnim membranama ljudi i oštetiti ljudske funkcije izravnim kontaktom ili konzumacijom kontaminirane hrane, što je važan uzrok zdravstvenih problema.
Citogenetski parametri korišteni u ovoj studiji pokazali su dosljedan obrazac koji ukazuje na to da ometoat ima genotoksične i citotoksične učinke na meristeme luka. Iako u postojećoj literaturi nema jasnih dokaza o genotoksičnim učincima ometoata na luk, veliki broj studija istraživao je genotoksične učinke ometoata na druge testne organizme. Dolara i sur. pokazali su da ometoat inducira porast broja izmjena sestrinskih kromatida u ljudskim limfocitima in vitro, ovisno o dozi. Slično tome, Arteaga-Gómez i sur. pokazali su da ometoat smanjuje održivost stanica u HaCaT keratinocitima i NL-20 ljudskim bronhalnim stanicama, a genotoksična oštećenja procijenjena su pomoću komet testa. Slično tome, Wang i sur. primijetili su povećanu duljinu telomera i povećanu osjetljivost na rak kod radnika izloženih ometoatu. Nadalje, u prilog ovoj studiji, Ekong i sur. pokazalo je da ometoat (kisikov analog ometoata) uzrokuje smanjenje MI u A. cepa te uzrokuje lizu stanica, zadržavanje kromosoma, fragmentaciju kromosoma, elongaciju jezgre, eroziju jezgre, prerano sazrijevanje kromosoma, nakupine metafaze, kondenzaciju jezgre, ljepljivost u anafazi i abnormalnosti c-metafaznih i anafaznih mostova. Smanjenje vrijednosti MI nakon tretmana ometoatom može biti posljedica usporavanja diobe stanica ili nemogućnosti stanica da završe mitotički ciklus. Nasuprot tome, povećanje MN i kromosomskih abnormalnosti te fragmentacije DNA ukazivalo je na to da je smanjenje vrijednosti MI izravno povezano s oštećenjem DNA. Među kromosomskim abnormalnostima otkrivenim u ovoj studiji, ljepljivi kromosomi bili su najčešći. Ova posebna abnormalnost, koja je vrlo toksična i ireverzibilna, uzrokovana je fizičkom adhezijom kromosomskih proteina ili poremećajem metabolizma nukleinskih kiselina u stanici. Alternativno, može biti uzrokovana otapanjem proteina koji enkapsuliraju kromosomsku DNA, što u konačnici može dovesti do stanične smrti42. Slobodni kromosomi sugeriraju mogućnost aneuploidije43. Osim toga, kromosomski mostovi nastaju lomljenjem i fuzijom kromosoma i kromatida. Stvaranje fragmenata izravno dovodi do stvaranja MN, što je u skladu s rezultatima komet testa u ovoj studiji. Neravnomjerna raspodjela kromatina posljedica je neuspjeha odvajanja kromatida u kasnoj mitotičkoj fazi, što dovodi do stvaranja slobodnih kromosoma44. Točan mehanizam genotoksičnosti ometoata nije jasan; međutim, kao organofosforni pesticid, može stupiti u interakciju sa staničnim komponentama poput nukleobaza ili uzrokovati oštećenje DNK stvaranjem reaktivnih kisikovih vrsta (ROS)45. Dakle, organofosforni pesticidi mogu uzrokovati nakupljanje visoko reaktivnih slobodnih radikala, uključujući O2−, H2O2 i OH−, koji mogu reagirati s bazama DNK u organizmima, čime izravno ili neizravno uzrokuju oštećenje DNK. Također je pokazano da ovi ROS oštećuju enzime i strukture uključene u replikaciju i popravak DNK. Nasuprot tome, sugerirano je da organofosforni pesticidi prolaze kroz složeni metabolički proces nakon što ih ljudi unesu, stupajući u interakciju s više enzima. Pretpostavljaju da ova interakcija rezultira uključivanjem različitih enzima i gena koji kodiraju te enzime u genotoksične učinke ometoata40. Ding i sur.46 izvijestili su da su radnici izloženi ometoatu imali povećanu duljinu telomera, što je povezano s aktivnošću telomeraze i genetskim polimorfizmom. Međutim, iako je povezanost između enzima za popravak DNA ometoata i genetskog polimorfizma razjašnjena kod ljudi, to pitanje ostaje neriješeno za biljke.
Stanični obrambeni mehanizmi protiv reaktivnih kisikovih vrsta (ROS) pojačani su ne samo enzimskim antioksidativnim procesima već i neenzimskim antioksidativnim procesima, od kojih je slobodni prolin važan neenzimski antioksidans u biljkama. Razine prolina do 100 puta veće od normalnih vrijednosti uočene su u stresnim biljkama56. Rezultati ove studije u skladu su s rezultatima33 koji su izvijestili o povišenim razinama prolina u sadnicama pšenice tretiranim ometoatom. Slično tome, Srivastava i Singh57 također su primijetili da organofosfatni insekticid malation povećava razinu prolina u luku (A. cepa), a također povećava aktivnost superoksid dismutaze (SOD) i katalaze (CAT), smanjujući integritet membrane i uzrokujući oštećenje DNK. Prolin je neesencijalna aminokiselina koja je uključena u razne fiziološke mehanizme, uključujući stvaranje strukture proteina, određivanje funkcije proteina, održavanje stanične redoks homeostaze, uklanjanje singletnog kisika i hidroksilnih radikala, održavanje osmotske ravnoteže i staničnu signalizaciju57. Osim toga, prolin štiti antioksidativne enzime, čime održava strukturni integritet staničnih membrana58. Povećanje razine prolina u luku nakon izlaganja ometoatu sugerira da tijelo koristi prolin kao superoksid dismutazu (SOD) i katalazu (CAT) za zaštitu od toksičnosti izazvane insekticidom. Međutim, slično enzimskom antioksidativnom sustavu, pokazalo se da prolin nije dovoljan za zaštitu stanica vrha korijena luka od oštećenja insekticidom.
Pregled literature pokazao je da ne postoje studije o anatomskim oštećenjima korijena biljaka uzrokovanim ometoatnim insekticidima. Međutim, rezultati prethodnih studija o drugim insekticidima u skladu su s rezultatima ove studije. Çavuşoğlu i sur.67 izvijestili su da su insekticidi širokog spektra tiametoksama uzrokovali anatomska oštećenja korijena luka poput nekroze stanica, nejasnog vaskularnog tkiva, deformacije stanica, nejasnog epidermalnog sloja i abnormalnog oblika meristemskih jezgara. Tütüncü i sur.68 naznačili su da su tri različite doze metiokarb insekticida uzrokovale nekrozu, oštećenje epidermalnih stanica i zadebljanje kortikalne stanične stijenke u korijenu luka. U drugoj studiji, Kalefetoglu Makar36 otkrio je da primjena avermektinskih insekticida u dozama od 0,025 ml/L, 0,050 ml/L i 0,100 ml/L uzrokovala je nedefinirano vodljivo tkivo, deformaciju epidermalnih stanica i spljošteno oštećenje jezgre u korijenu luka. Korijen je ulazna točka za štetne kemikalije u biljku i ujedno je glavno mjesto najosjetljivije na toksične učinke. Prema rezultatima MDA naše studije, oksidativni stres može dovesti do oštećenja stanične membrane. S druge strane, važno je prepoznati da je korijenov sustav također početni obrambeni mehanizam protiv takvih opasnosti69. Studije su pokazale da uočeno oštećenje stanica meristema korijena može biti posljedica obrambenog mehanizma tih stanica koji sprječava unos pesticida. Povećanje epidermalnih i kortikalnih stanica uočeno u ovoj studiji vjerojatno je rezultat smanjenja unosa kemikalija od strane biljke. Ovo povećanje može rezultirati fizičkom kompresijom i deformacijom stanica i jezgri. Osim toga,70 sugerirano je da biljke mogu akumulirati određene kemikalije kako bi ograničile prodiranje pesticida u stanice. Ovaj fenomen može se objasniti kao adaptivna promjena u stanicama kortikalnog i vaskularnog tkiva, u kojoj stanice zadebljaju svoje stanične stijenke tvarima poput celuloze i suberina kako bi spriječile prodiranje ometoata u korijenje.71 Nadalje, spljošteno oštećenje jezgre može biti rezultat fizičke kompresije stanica ili oksidativnog stresa koji utječe na jezgrinu membranu ili može biti posljedica oštećenja genetskog materijala uzrokovanog primjenom ometoata.
Ometoat je vrlo učinkovit insekticid koji se široko koristi, posebno u zemljama u razvoju. Međutim, kao i kod mnogih drugih organofosfatnih pesticida, i dalje postoji zabrinutost zbog njegovog utjecaja na okoliš i ljudsko zdravlje. Cilj ove studije bio je popuniti tu prazninu u informacijama sveobuhvatnom procjenom štetnih učinaka ometoatnih insekticida na često testiranu biljku, A. cepa. Kod A. cepa, izloženost ometoatu rezultirala je usporavanjem rasta, genotoksičnim učincima, gubitkom integriteta DNK, oksidativnim stresom i oštećenjem stanica u meristemu korijena. Rezultati su istaknuli negativne utjecaje ometoatnih insekticida na neciljane organizme. Rezultati ove studije ukazuju na potrebu za većim oprezom pri korištenju ometoatnih insekticida, preciznijim doziranjem, povećanom sviješću među poljoprivrednicima i strožim propisima. Nadalje, ovi rezultati pružit će vrijednu polaznu točku za istraživanje učinaka ometoatnih insekticida na neciljane vrste.
Eksperimentalna istraživanja i terenska istraživanja biljaka i njihovih dijelova (lukovina luka), uključujući prikupljanje biljnog materijala, provedena su u skladu s relevantnim institucionalnim, nacionalnim i međunarodnim normama i propisima.
Vrijeme objave: 04.06.2025.