Toidutootmise suurendamine on vajalik maailma rahvastiku vajaduste rahuldamiseks. Sellega seoses on pestitsiidid lahutamatu osa tänapäevastest põllumajandustavadest, mille eesmärk on suurendada saagikust. Sünteetiliste pestitsiidide laialdane kasutamine põllumajanduses on näidanud, et see põhjustab tõsist keskkonnareostust ja inimeste terviseprobleeme. Pestitsiidid võivad bioakumuleeruda inimese rakumembraanidele ja kahjustada inimese funktsioone saastunud toidu otsese kokkupuute või tarbimise kaudu, mis on oluline terviseprobleemide põhjus.
Selles uuringus kasutatud tsütogeneetilised parameetrid näitasid järjepidevat mustrit, mis viitab sellele, et ometoaadil on sibula meristeemidele genotoksiline ja tsütotoksiline toime. Kuigi olemasolevas kirjanduses puuduvad selged tõendid ometoaadi genotoksilise mõju kohta sibulale, on suur hulk uuringuid uurinud ometoaadi genotoksilist toimet teistele testorganismidele. Dolara jt näitasid, et ometoaat indutseeris in vitro inimese lümfotsüütides annusest sõltuva õdekromatiidide vahetuste arvu suurenemise. Sarnaselt näitasid Arteaga-Gómez jt, et ometoaat vähendas rakkude elujõulisust HaCaT keratinotsüütides ja NL-20 inimese bronhide rakkudes ning genotoksilist kahjustust hinnati komeedi testi abil. Sarnaselt täheldasid Wang jt ometoaadiga kokku puutunud töötajatel telomeeride pikkuse suurenemist ja vähiriski suurenemist. Lisaks sellele toetasid Ekong jt käesolevat uuringut... näitas, et ometoaat (ometoaadi hapnikuanaloog) põhjustas MI vähenemist A. cepa-s ning põhjustas rakkude lüüsi, kromosoomide retentsiooni, kromosoomide fragmentatsiooni, tuuma pikenemist, tuumaerosiooni, enneaegset kromosoomide küpsemist, metafaaside klastrite moodustumist, tuumade kondenseerumist, anafaasi kleepumist ning c-metafaasi ja anafaasi sildade anomaaliaid. MI väärtuste langus pärast ometoaadiga töötlemist võib olla tingitud rakkude jagunemise aeglustumisest või rakkude suutmatusest mitootilist tsüklit lõpule viia. Seevastu MN suurenemine, kromosoomianomaaliad ja DNA fragmentatsioon näitasid, et MI väärtuste langus oli otseselt seotud DNA kahjustusega. Käesolevas uuringus tuvastatud kromosoomianomaaliate hulgas olid kõige levinumad kleepuvad kromosoomid. See konkreetne anomaalia, mis on väga toksiline ja pöördumatu, on põhjustatud kromosoomvalkude füüsilisest adhesioonist või nukleiinhapete metabolismi häirimisest rakus. Teise võimalusena võib selle põhjustada kromosoom-DNA-d kapseldavate valkude lahustumine, mis võib lõpuks viia rakusurmani42. Vabad kromosoomid viitavad aneuploidsuse võimalusele43. Lisaks moodustuvad kromosoomsillad kromosoomide ja kromatiidide purunemise ja fusiooni teel. Fragmentide moodustumine viib otseselt MN moodustumiseni, mis on kooskõlas käesoleva uuringu komeedi testi tulemustega. Kromatiini ebaühtlane jaotumine on tingitud kromatiidide eraldumise ebaõnnestumisest hilises mitootilises faasis, mis viib vabade kromosoomide moodustumiseni44. Ometoaadi genotoksilisuse täpne mehhanism ei ole selge; aga fosfororgaanilise pestitsiidina võib see interakteeruda rakuliste komponentidega, näiteks nukleobaasidega, või põhjustada DNA kahjustusi, tekitades reaktiivseid hapnikuühendeid (ROS)45. Seega võivad fosfororgaanilised pestitsiidid põhjustada väga reaktiivsete vabade radikaalide, sealhulgas O2−, H2O2 ja OH−, akumuleerumist, mis võivad organismides DNA alustega reageerida, põhjustades seeläbi otseselt või kaudselt DNA kahjustusi. Samuti on näidatud, et need ROS-id kahjustavad DNA replikatsioonis ja parandamises osalevaid ensüüme ja struktuure. Seevastu on oletatud, et fosfororgaanilised pestitsiidid läbivad pärast inimeste poolt allaneelamist keerulise ainevahetusprotsessi, interakteerudes mitmete ensüümidega. Nad pakuvad välja, et see interaktsioon toob kaasa erinevate ensüümide ja neid ensüüme kodeerivate geenide kaasamise ometoaadi genotoksilisse toimesse40. Ding jt.46 teatasid, et ometoaadiga kokku puutunud töötajatel oli telomeeride pikkus pikenenud, mis oli seotud telomeraasi aktiivsuse ja geneetilise polümorfismiga. Kuigi seost ometoaadi DNA parandusensüümide ja geneetilise polümorfismi vahel on inimestel selgitatud, jääb see küsimus taimede puhul vastuseta.
Rakkude kaitsemehhanisme reaktiivsete hapnikuühendite (ROS) vastu tugevdavad lisaks ensümaatilistele antioksüdantsetele protsessidele ka mitteensümaatilised antioksüdantsed protsessid, millest vaba proliin on taimedes oluline mitteensümaatiline antioksüdant. Stressis taimedes täheldati kuni 100 korda normaalsest kõrgemat proliini taset56. Selle uuringu tulemused on kooskõlas tulemustega,33 mis näitasid ometoaadiga töödeldud nisu seemikutes proliini taseme tõusu. Sarnaselt täheldasid Srivastava ja Singh57, et organofosfaatne insektitsiid malatioon suurendas sibulas (A. cepa) proliini taset ning suurendas ka superoksiiddismutaasi (SOD) ja katalaasi (CAT) aktiivsust, vähendades membraani terviklikkust ja põhjustades DNA kahjustusi. Proliin on mitteessentsiaalne aminohape, mis osaleb paljudes füsioloogilistes mehhanismides, sealhulgas valgu struktuuri moodustumises, valgu funktsiooni määramises, rakulise redokstasakaalu säilitamises, singletse hapniku ja hüdroksüülradikaalide püüdmises, osmootse tasakaalu säilitamises ja raku signaaliülekandes57. Lisaks kaitseb proliin antioksüdantseid ensüüme, säilitades seeläbi rakumembraanide struktuurilise terviklikkuse58. Proliini taseme tõus sibulates pärast ometoaadiga kokkupuudet viitab sellele, et organism kasutab proliini superoksiiddismutaasina (SOD) ja katalaasina (CAT), et kaitsta insektitsiidide põhjustatud toksilisuse eest. Sarnaselt ensümaatilisele antioksüdantsüsteemile on aga näidatud, et proliin ei ole sibula juuretipu rakkude kaitsmiseks insektitsiidide kahjustuste eest piisav.
Kirjanduse ülevaade näitas, et ometoaadi insektitsiidide põhjustatud taimejuurte anatoomiliste kahjustuste kohta uuringuid pole. Varasemate teiste insektitsiidide uuringute tulemused on aga käesoleva uuringu tulemustega kooskõlas. Çavuşoğlu jt67 teatasid, et laia toimespektriga tiametoksaam-insektitsiidid põhjustasid sibulajuurtes anatoomilisi kahjustusi, nagu rakkude nekroos, ebaselge juhtkude, rakkude deformatsioon, ebaselge epidermise kiht ja meristeemtuumade ebanormaalne kuju. Tütüncü jt68 näitasid, et kolm erinevat metiokarb-insektitsiidi annust põhjustasid sibulajuurtes nekroosi, epidermise rakkude kahjustusi ja kortikaalse rakuseina paksenemist. Teises uuringus leidis Kalefetoglu Makar36, et avermektiini insektitsiidide kasutamine annustes 0,025 ml/l, 0,050 ml/l ja 0,100 ml/l põhjustas sibulajuurtes määratlemata juhtivkude, epidermise rakkude deformatsiooni ja lamenenud tuumakahjustusi. Juur on kahjulike kemikaalide sisenemispunkt taime ja see on ka peamine koht, mis on kõige vastuvõtlikum toksilistele mõjudele. Meie uuringu MDA tulemuste kohaselt võib oksüdatiivne stress põhjustada rakumembraani kahjustusi. Teisest küljest on oluline mõista, et juurestik on ka esmane kaitsemehhanism selliste ohtude vastu69. Uuringud on näidanud, et täheldatud juure meristeemrakkude kahjustused võivad olla tingitud nende rakkude kaitsemehhanismist, mis takistab pestitsiidide omastamist. Selles uuringus täheldatud epidermise ja kortikaalsete rakkude suurenemine on tõenäoliselt tingitud taime kemikaalide omastamise vähendamisest. See suurenemine võib põhjustada rakkude ja tuumade füüsilist kokkusurumist ja deformatsiooni. Lisaks70 on oletatud, et taimed võivad akumuleerida teatud kemikaale, et piirata pestitsiidide tungimist rakkudesse. Seda nähtust võib seletada kui adaptiivset muutust kortikaalsetes ja vaskulaarsetes kudede rakkudes, kus rakud paksendavad oma rakuseinu selliste ainetega nagu tselluloos ja suberiin, et vältida ometoaadi tungimist juurtesse.71 Lisaks võib lamenenud tuumakahjustus olla tingitud rakkude füüsilisest kokkusurumisest või tuumamembraani mõjutavast oksüdatiivsest stressist või see võib olla tingitud ometoaadi kasutamisest põhjustatud geneetilise materjali kahjustusest.
Ometoaat on väga tõhus insektitsiid, mida kasutatakse laialdaselt, eriti arengumaades. Nagu paljude teiste organofosfaatpestitsiidide puhul, tekitab see siiski muret seoses selle mõjuga keskkonnale ja inimeste tervisele. Selle uuringu eesmärk oli täita see infolünk, hinnates põhjalikult ometoaadi insektitsiidide kahjulikku mõju sageli testitud taimele A. cepa. A. cepa puhul põhjustas kokkupuude ometoaadiga kasvupeetust, genotoksilisi toimeid, DNA terviklikkuse kadu, oksüdatiivset stressi ja rakkude kahjustusi juure meristeemis. Tulemused rõhutasid ometoaadi insektitsiidide negatiivset mõju mitte-sihtorganismidele. Selle uuringu tulemused näitavad vajadust olla ometoaadi insektitsiidide kasutamisel ettevaatlikum, täpsema doseerimise, põllumeeste teadlikkuse suurendamise ja rangemate eeskirjade järele. Lisaks pakuvad need tulemused väärtusliku lähtepunkti uuringutele, mis uurivad ometoaadi insektitsiidide mõju mitte-sihtliikidele.
Taimede ja nende osade (sibulapealsete) eksperimentaalsed uuringud ja väliuuringud, sealhulgas taimse materjali kogumine, viidi läbi vastavalt asjakohastele institutsionaalsetele, riiklikele ja rahvusvahelistele normidele ja määrustele.
Postituse aeg: 04.06.2025