Pārtikas ražošanas palielināšana ir nepieciešama, lai apmierinātu pasaules iedzīvotāju vajadzības. Šajā ziņā pesticīdi ir neatņemama mūsdienu lauksaimniecības prakses sastāvdaļa, kuras mērķis ir palielināt kultūraugu ražu. Ir pierādīts, ka sintētisko pesticīdu plaša lietošana lauksaimniecībā rada nopietnu vides piesārņojumu un cilvēku veselības problēmas. Pesticīdi var bioakumulēties cilvēka šūnu membrānās un pasliktināt cilvēka funkcijas tiešas saskares ar piesārņotu pārtiku vai tās lietošanas rezultātā, kas ir būtisks veselības problēmu cēlonis.
Šajā pētījumā izmantotie citoģenētiskie parametri uzrādīja konsekventu modeli, kas norāda, ka ometoātam ir genotoksiska un citotoksiska ietekme uz sīpolu meristemām. Lai gan esošajā literatūrā nav skaidru pierādījumu par ometoāta genotoksisko ietekmi uz sīpoliem, daudzos pētījumos ir pētīta ometoāta genotoksiskā ietekme uz citiem testa organismiem. Dolara et al. pierādīja, ka ometoāts in vitro izraisīja no devas atkarīgu māshromatīdu apmaiņas skaita palielināšanos cilvēka limfocītos. Līdzīgi Arteaga-Gómez et al. pierādīja, ka ometoāts samazināja šūnu dzīvotspēju HaCaT keratinocītos un NL-20 cilvēka bronhu šūnās, un genotoksiskais bojājums tika novērtēts, izmantojot komētas testu. Līdzīgi Wang et al. novēroja palielinātu telomēru garumu un paaugstinātu uzņēmību pret vēzi darbiniekiem, kas bija pakļauti ometoāta iedarbībai. Turklāt, lai atbalstītu šo pētījumu, Ekong et al. pierādīja, ka ometoāts (ometoāta skābekļa analogs) izraisīja MI samazināšanos A. cepa un izraisīja šūnu līzi, hromosomu aizturi, hromosomu fragmentāciju, kodola pagarināšanos, kodola eroziju, priekšlaicīgu hromosomu nobriešanu, metafāzes klasterizāciju, kodola kondensāciju, anafāzes lipīgumu un c-metafāzes un anafāzes tiltiņu anomālijas. MI vērtību samazināšanās pēc ometoāta apstrādes var būt saistīta ar šūnu dalīšanās palēnināšanos vai šūnu nespēju pabeigt mitotisko ciklu. Turpretī MN palielināšanās, hromosomu anomālijas un DNS fragmentācija liecināja, ka MI vērtību samazināšanās bija tieši saistīta ar DNS bojājumiem. Starp šajā pētījumā atklātajām hromosomu anomālijām visbiežāk tika konstatētas lipīgās hromosomas. Šī konkrētā anomālija, kas ir ļoti toksiska un neatgriezeniska, rodas hromosomu olbaltumvielu fiziskas adhēzijas vai nukleīnskābju metabolisma traucējumu dēļ šūnā. Alternatīvi, to var izraisīt hromosomu DNS iekapsulējošo olbaltumvielu izšķīšana, kas galu galā var izraisīt šūnu nāvi42. Brīvās hromosomas liecina par aneiploīdijas iespējamību43. Turklāt hromosomu tiltiņi veidojas, hromosomām un hromatīdām lūstot un saplūstot. Fragmentu veidošanās tieši noved pie MN veidošanās, kas atbilst komētas testa rezultātiem šajā pētījumā. Nevienmērīgais hromatīna sadalījums ir saistīts ar hromatīdu atdalīšanas neveiksmi vēlīnā mitotiskā fāzē, kas noved pie brīvo hromosomu veidošanās44. Precīzs ometoāta genotoksicitātes mehānisms nav skaidrs; tomēr kā organofosfora pesticīds tas var mijiedarboties ar šūnu komponentiem, piemēram, nukleobāzēm, vai izraisīt DNS bojājumus, radot reaktīvās skābekļa sugas (ROS)45. Tādējādi organofosfora pesticīdi var izraisīt ļoti reaktīvu brīvo radikāļu, tostarp O2−, H2O2 un OH−, uzkrāšanos, kas var reaģēt ar DNS bāzēm organismos, tādējādi tieši vai netieši izraisot DNS bojājumus. Ir arī pierādīts, ka šie ROS bojā fermentus un struktūras, kas iesaistītas DNS replikācijā un atjaunošanā. Turpretī ir ierosināts, ka organofosfora pesticīdi pēc norīšanas cilvēkiem tiek pakļauti sarežģītam vielmaiņas procesam, mijiedarbojoties ar vairākiem fermentiem. Viņi ierosina, ka šī mijiedarbība izraisa dažādu fermentu un šos fermentus kodējošo gēnu iesaistīšanos ometoāta genotoksiskajā iedarbībā40. Dings un līdzautori46 ziņoja, ka darbiniekiem, kas bija pakļauti ometoāta iedarbībai, bija palielināts telomēru garums, kas bija saistīts ar telomerāzes aktivitāti un ģenētisko polimorfismu. Tomēr, lai gan saistība starp ometoāta DNS atjaunošanas enzīmiem un ģenētisko polimorfismu cilvēkiem ir noskaidrota, šis jautājums augiem joprojām nav atrisināts.
Šūnu aizsardzības mehānismus pret reaktīvām skābekļa sugām (ROS) pastiprina ne tikai fermentatīvi antioksidantu procesi, bet arī neenzimātiski antioksidantu procesi, no kuriem brīvais prolīns ir svarīgs neenzimātisks antioksidants augos. Stresa skartos augos tika novērots prolīna līmenis līdz pat 100 reizēm augstāks par normālām vērtībām56. Šī pētījuma rezultāti atbilst rezultātiem33, kuros ziņots par paaugstinātu prolīna līmeni ometoāta apstrādātos kviešu stādos. Līdzīgi Srivastava un Singh57 arī novēroja, ka organofosfāta insekticīds malations palielināja prolīna līmeni sīpolos (A. cepa), kā arī palielināja superoksīda dismutāzes (SOD) un katalāzes (CAT) aktivitāti, samazinot membrānas integritāti un izraisot DNS bojājumus. Prolīns ir nebūtiska aminoskābe, kas ir iesaistīta dažādos fizioloģiskos mehānismos, tostarp olbaltumvielu struktūras veidošanā, olbaltumvielu funkcijas noteikšanā, šūnu redoksa homeostāzes uzturēšanā, singletā skābekļa un hidroksilradikāļu aizvākšanā, osmotiskā līdzsvara uzturēšanā un šūnu signalizācijā57. Turklāt prolīns aizsargā antioksidantu enzīmus, tādējādi saglabājot šūnu membrānu strukturālo integritāti58. Prolīna līmeņa paaugstināšanās sīpolos pēc ometoāta iedarbības liecina, ka organisms izmanto prolīnu kā superoksīda dismutāzi (SOD) un katalāzi (CAT), lai aizsargātu pret insekticīdu izraisītu toksicitāti. Tomēr, līdzīgi kā fermentatīvā antioksidantu sistēma, ir pierādīts, ka prolīns nav pietiekams, lai aizsargātu sīpolu sakņu galu šūnas no insekticīdu bojājumiem.
Literatūras apskats parādīja, ka nav pētījumu par augu sakņu anatomiskiem bojājumiem, ko izraisa ometoāta insekticīdi. Tomēr iepriekšējo pētījumu rezultāti par citiem insekticīdiem atbilst šī pētījuma rezultātiem. Çavuşoğlu et al.67 ziņoja, ka plaša spektra tiametoksāma insekticīdi izraisīja anatomiskus bojājumus sīpolu saknēs, piemēram, šūnu nekrozi, neskaidrus vadaudi, šūnu deformāciju, neskaidru epidermas slāni un meristēmu kodolu patoloģisku formu. Tütüncü et al.68 norādīja, ka trīs dažādas metiokarba insekticīdu devas izraisīja nekrozi, epidermas šūnu bojājumus un kortikālo šūnu sieniņu sabiezēšanu sīpolu saknēs. Citā pētījumā Kalefetoglu Makar36 atklāja, ka avermektīna insekticīdu lietošana 0,025 ml/l, 0,050 ml/l un 0,100 ml/l devās izraisīja neskaidrus vadošus audus, epidermas šūnu deformāciju un saplacinātu kodolu bojājumus sīpolu saknēs. Sakne ir ieejas punkts kaitīgām ķīmiskām vielām, kas iekļūst augā, un tā ir arī galvenā vieta, kas ir visneaizsargātākā pret toksisko iedarbību. Saskaņā ar mūsu pētījuma MDA rezultātiem oksidatīvais stress var izraisīt šūnu membrānas bojājumus. No otras puses, ir svarīgi atzīt, ka sakņu sistēma ir arī sākotnējais aizsardzības mehānisms pret šādiem apdraudējumiem69. Pētījumi liecina, ka novērotie sakņu meristema šūnu bojājumi var būt saistīti ar šo šūnu aizsardzības mehānismu, kas novērš pesticīdu uzņemšanu. Šajā pētījumā novērotais epidermas un kortikālo šūnu skaita pieaugums, visticamāk, ir saistīts ar to, ka augs samazina ķīmisko vielu uzņemšanu. Šis pieaugums var izraisīt šūnu un kodolu fizisku saspiešanu un deformāciju. Turklāt70 ir ierosināts, ka augi var uzkrāt noteiktas ķīmiskas vielas, lai ierobežotu pesticīdu iekļūšanu šūnās. Šo parādību var izskaidrot kā adaptīvas izmaiņas kortikālo un asinsvadu audu šūnās, kurās šūnas sabiezina savas šūnu sieniņas ar tādām vielām kā celuloze un suberīns, lai novērstu ometoāta iekļūšanu saknēs.71 Turklāt saplacinātais kodola bojājums var būt šūnu fiziskas saspiešanas vai oksidatīvā stresa, kas ietekmē kodola membrānu, rezultāts, vai arī tas var būt saistīts ar ģenētiskā materiāla bojājumiem, ko izraisa ometoāta lietošana.
Ometoāts ir ļoti efektīvs insekticīds, ko plaši izmanto, īpaši jaunattīstības valstīs. Tomēr, tāpat kā daudzu citu organofosfātu pesticīdu gadījumā, joprojām pastāv bažas par tā ietekmi uz vidi un cilvēku veselību. Šī pētījuma mērķis bija aizpildīt šo informācijas trūkumu, vispusīgi novērtējot ometoāta insekticīdu kaitīgo ietekmi uz bieži testētu augu A. cepa. A. cepa gadījumā ometoāta iedarbība izraisīja augšanas aizkavēšanos, genotoksisku iedarbību, DNS integritātes zudumu, oksidatīvo stresu un šūnu bojājumus sakņu meristēmā. Rezultāti izcēla ometoāta insekticīdu negatīvo ietekmi uz nemērķa organismiem. Šī pētījuma rezultāti norāda uz nepieciešamību ievērot lielāku piesardzību ometoāta insekticīdu lietošanā, precīzāku dozēšanu, lielāku informētību lauksaimnieku vidū un stingrākus noteikumus. Turklāt šie rezultāti sniegs vērtīgu sākumpunktu pētījumiem, kuros tiek pētīta ometoāta insekticīdu ietekme uz nemērķa sugām.
Augu un to daļu (sīpolu sīpolu) eksperimentālie pētījumi un lauka pētījumi, tostarp augu materiāla savākšana, tika veikti saskaņā ar attiecīgajām institucionālajām, nacionālajām un starptautiskajām normām un noteikumiem.
Publicēšanas laiks: 2025. gada 4. jūnijs