Повећање производње хране је неопходно како би се задовољиле потребе светске популације. У том смислу, пестициди су саставни део савремених пољопривредних пракси усмерених на повећање приноса усева. Показало се да широко распрострањена употреба синтетичких пестицида у пољопривреди изазива озбиљно загађење животне средине и проблеме по људско здравље. Пестициди се могу биоакумулирати на ћелијским мембранама људи и оштетити људске функције путем директног контакта или конзумирања контаминиране хране, што је важан узрок здравствених проблема.
Цитогенетски параметри коришћени у овој студији показали су конзистентан образац који указује на то да ометоат испољава генотоксичне и цитотоксичне ефекте на меристеме црног лука. Иако у постојећој литератури не постоје јасни докази о генотоксичним ефектима ометоата на црни лук, велики број студија је истраживао генотоксичне ефекте ометоата на друге тест организме. Долара и др. су показали да је ометоат изазвао повећање броја сестринских хроматида зависно од дозе у људским лимфоцитима in vitro. Слично томе, Артеага-Гомез и др. су показали да ометоат смањује виталност ћелија у HaCaT кератиноцитима и NL-20 људским бронхијалним ћелијама, а генотоксична оштећења су процењена коришћењем комет теста. Слично томе, Ванг и др. су приметили повећану дужину теломера и повећану подложност раку код радника изложених ометоату. Штавише, у прилог овој студији, Еконг и др. показало је да је ометоат (кисеонични аналог ометоата) изазвао смањење MI код A. cepa и изазвао ћелијску лизу, задржавање хромозома, фрагментацију хромозома, издуживање једра, ерозију једра, прерано сазревање хромозома, метафазно груписање, нуклеарну кондензацију, лепљивост у анафази и абнормалности ц-метафазних и анафазних мостова. Смањење вредности MI након третмана ометоатом може бити последица успоравања ћелијске деобе или немогућности ћелија да заврше митотски циклус. Насупрот томе, повећање MN и хромозомских абнормалности и фрагментације ДНК указало је на то да је смањење вредности MI директно повезано са оштећењем ДНК. Међу хромозомским абнормалностима откривеним у овој студији, лепљиви хромозоми су били најчешћи. Ова посебна абнормалност, која је веома токсична и иреверзибилна, узрокована је физичком адхезијом хромозомских протеина или поремећајем метаболизма нуклеинских киселина у ћелији. Алтернативно, може бити узрокована растварањем протеина који инкапсулирају хромозомску ДНК, што на крају може довести до ћелијске смрти42. Слободни хромозоми указују на могућност анеуплоидије43. Поред тога, хромозомски мостови се формирају ломљењем и фузијом хромозома и хроматида. Формирање фрагмената директно доводи до формирања МН, што је у складу са резултатима комет теста у овој студији. Неравномерна расподела хроматина је последица неуспеха раздвајања хроматида у касној митотској фази, што доводи до формирања слободних хромозома44. Тачан механизам генотоксичности ометоата није јасан; међутим, као органофосфорни пестицид, може да интерагује са ћелијским компонентама као што су нуклеобазе или да изазове оштећење ДНК стварањем реактивних врста кисеоника (ROS)45. Дакле, органофосфорни пестициди могу изазвати акумулацију високо реактивних слободних радикала, укључујући O2−, H2O2 и OH−, који могу да реагују са ДНК базама у организмима, чиме директно или индиректно изазивају оштећење ДНК. Такође је показано да ови ROS оштећују ензиме и структуре укључене у репликацију и поправку ДНК. Насупрот томе, сугерисано је да органофосфорни пестициди пролазе кроз сложен метаболички процес након уноса од стране људи, интерагујући са вишеструким ензимима. Они претпостављају да ова интеракција доводи до учешћа различитих ензима и гена који кодирају ове ензиме у генотоксичним ефектима ометоата40. Динг и др.46 су известили да су радници изложени ометоату имали повећану дужину теломера, што је повезано са активношћу теломеразе и генетским полиморфизмом. Међутим, иако је веза између ензима за поправку ДНК ометоата и генетског полиморфизма разјашњена код људи, ово питање остаје нерешено за биљке.
Ћелијски одбрамбени механизми против реактивних врста кисеоника (ROS) побољшавају се не само ензимским антиоксидативним процесима већ и неензимским антиоксидативним процесима, од којих је слободни пролин важан неензимски антиоксиданс у биљкама. Нивои пролина до 100 пута већи од нормалних вредности примећени су код стресираних биљака56. Резултати ове студије су у складу са резултатима33 који су показали повишене нивое пролина у садницама пшенице третираним ометоатом. Слично томе, Шривастава и Сингх57 су такође приметили да органофосфатни инсектицид малатион повећава нивое пролина у црном луку (A. cepa), а такође повећава активности супероксид дисмутазе (SOD) и каталазе (CAT), смањујући интегритет мембране и узрокујући оштећење ДНК. Пролин је неесенцијална аминокиселина која је укључена у разне физиолошке механизме, укључујући формирање структуре протеина, одређивање функције протеина, одржавање ћелијске редокс хомеостазе, уклањање синглетног кисеоника и хидроксил радикала, одржавање осмотске равнотеже и ћелијску сигнализацију57. Поред тога, пролин штити антиоксидативне ензиме, чиме одржава структурни интегритет ћелијских мембрана58. Повећање нивоа пролина у црном луку након излагања ометоату сугерише да тело користи пролин као супероксид дисмутазу (СОД) и каталазу (КАТ) за заштиту од токсичности изазване инсектицидима. Међутим, слично ензимском антиоксидативном систему, показало се да пролин није довољан да заштити ћелије врха корена црног лука од оштећења инсектицидима.
Преглед литературе показао је да не постоје студије о анатомским оштећењима корена биљака изазваним инсектицидима ометоата. Међутим, резултати претходних студија о другим инсектицидима су у складу са резултатима ове студије. Чавушоглу и др.67 известили су да инсектициди широког спектра тиаметоксама изазивају анатомска оштећења у корену црног лука, као што су некроза ћелија, нејасно васкуларно ткиво, деформација ћелија, нејасан епидермални слој и абнормални облик језгара меристема. Тутунцу и др.68 указали су да три различите дозе метиокарб инсектицида изазивају некрозу, оштећење епидермалних ћелија и задебљање ћелијског зида кортикалног слоја у корену црног лука. У другој студији, Калефетоглу Макар36 је открио да примена авермектинских инсектицида у дозама од 0,025 мл/Л, 0,050 мл/Л и 0,100 мл/Л изазива недефинисано проводљиво ткиво, деформацију епидермалних ћелија и спљоштено оштећење једра у корену црног лука. Корен је улазна тачка за штетне хемикалије у биљку и такође је главно место најосетљивије на токсичне ефекте. Према резултатима МДА наше студије, оксидативни стрес може довести до оштећења ћелијске мембране. С друге стране, важно је препознати да је коренов систем такође почетни одбрамбени механизам против таквих опасности69. Студије су показале да примећено оштећење ћелија меристема корена може бити последица одбрамбеног механизма ових ћелија који спречавају унос пестицида. Повећање епидермалних и кортикалних ћелија примећено у овој студији вероватно је резултат смањења уноса хемикалија од стране биљке. Ово повећање може довести до физичке компресије и деформације ћелија и језгара. Поред тога,70 сугерисано је да биљке могу акумулирати одређене хемикалије како би ограничиле продор пестицида у ћелије. Овај феномен се може објаснити као адаптивна промена у ћелијама кортикалног и васкуларног ткива, у којој ћелије задебљају своје ћелијске зидове супстанцама као што су целулоза и суберин како би спречиле продирање ометоата у корен.71 Штавише, спљоштено оштећење једра може бити резултат физичке компресије ћелија или оксидативног стреса који утиче на нуклеарну мембрану, или може бити последица оштећења генетског материјала изазваног применом ометоата.
Ометоат је веома ефикасан инсектицид који се широко користи, посебно у земљама у развоју. Међутим, као и код многих других органофосфатних пестицида, остаје забринутост у вези са његовим утицајем на животну средину и људско здравље. Циљ ове студије је био да попуни ову празнину у информацијама свеобухватном проценом штетних ефеката ометоат инсектицида на често тестирану биљку, A. cepa. Код A. cepa, изложеност ометоату је резултирала успоравањем раста, генотоксичним ефектима, губитком интегритета ДНК, оксидативним стресом и оштећењем ћелија у коренском меристему. Резултати су истакли негативне утицаје ометоат инсектицида на организме који нису циљани. Резултати ове студије указују на потребу за већим опрезом у употреби ометоат инсектицида, прецизнијим дозирањем, повећаном свешћу међу пољопривредницима и строжим прописима. Штавише, ови резултати ће пружити вредну полазну тачку за истраживање ефеката ометоат инсектицида на врсте које нису циљани.
Експерименталне студије и теренска истраживања биљака и њихових делова (луковице црног лука), укључујући и сакупљање биљног материјала, спроведене су у складу са релевантним институционалним, националним и међународним нормама и прописима.
Време објаве: 04.06.2025.