Aukin matvælaframleiðsla er nauðsynleg til að mæta þörfum jarðarbúa. Í þessu sambandi eru skordýraeitur óaðskiljanlegur hluti af nútíma landbúnaðaraðferðum sem miða að því að auka uppskeru. Víðtæk notkun tilbúinna skordýraeiturs í landbúnaði hefur reynst valda alvarlegri umhverfismengun og heilsufarsvandamálum manna. Skordýraeitur geta safnast fyrir á frumuhimnum manna og skert mannsstarfsemi við beina snertingu eða neyslu mengaðs matar, sem er mikilvæg orsök heilsufarsvandamála.
Frumufræðilegu breyturnar sem notaðar voru í þessari rannsókn sýndu samræmt mynstur sem bendir til þess að ómetóat hafi erfða- og frumueituráhrif á laukaflögur. Þó að engar skýrar vísbendingar séu um erfðaeituráhrif ómetóats á lauk í núverandi ritrýndum heimildum, hafa fjölmargar rannsóknir rannsakað erfðaeituráhrif ómetóats á aðrar tilraunalífverur. Dolara o.fl. sýndu fram á að ómetóat olli skammtaháðri aukningu á fjölda systurlitningsskipta í eitilfrumum manna in vitro. Á sama hátt sýndu Arteaga-Gómez o.fl. fram á að ómetóat minnkaði frumulifun í HaCaT keratínfrumum og NL-20 berkjufrumum manna, og erfðaeituráhrif voru metin með halastjörnuprófi. Á sama hátt komu Wang o.fl. fram á aukna telómeralengd og aukna næmi fyrir krabbameini hjá starfsmönnum sem höfðu orðið fyrir ómetóati. Ennfremur, til stuðnings þessari rannsókn, bentu Ekong o.fl. sýndi fram á að ómetóat (súrefnishliðstæða ómetóats) olli lækkun á MI í A. cepa og olli frumurofi, litningageymslu, litningabrotnun, kjarnalengingu, kjarnaeyðingu, ótímabærri litningaþroska, þyrpingu í frumufasa, kjarnaþéttingu, klístrun í anafasa og frávikum í brúm í c-metafasa og anafasa. Lækkun MI-gilda eftir meðferð með ómetóati gæti stafað af hægari frumuskiptingu eða því að frumur ná ekki að ljúka mítósuhringnum. Aftur á móti benti aukning á MN og litningafrávikum og DNA-brotnun til þess að lækkun MI-gilda tengdist beint DNA-skemmdum. Meðal litningafrávika sem greindust í þessari rannsókn voru klístraðir litningar algengastir. Þessi tiltekna frávik, sem er mjög eitrað og óafturkræft, stafar af líkamlegri viðloðun litningapróteina eða truflun á kjarnsýruumbrotum í frumunni. Einnig gæti það stafað af upplausn próteina sem umlykja litninga-DNA, sem getur að lokum leitt til frumudauða42. Frjálsir litningar benda til möguleika á frumuskorti43. Að auki myndast litningabrýr við rof og samruna litninga og litningaþráða. Myndun brota leiðir beint til myndunar MN, sem er í samræmi við niðurstöður halastjörnuprófsins í þessari rannsókn. Ójöfn dreifing litninga stafar af því að litningaþráðar aðskiljast ekki seint í mítósufasa, sem leiðir til myndunar frjálsra litninga44. Nákvæmur verkunarháttur erfðaeiturs ómetóats er ekki ljós; hins vegar, sem lífrænt fosfór skordýraeitur, getur það haft samskipti við frumuþætti eins og kjarnabasa eða valdið DNA-skemmdum með því að mynda hvarfgjörn súrefnistegund (ROS)45. Þannig geta lífræn fosfór skordýraeitur valdið uppsöfnun mjög hvarfgjarnra sindurefna, þar á meðal O2−, H2O2 og OH−, sem geta brugðist við DNA-basa í lífverum og þannig valdið DNA-skemmdum beint eða óbeint. Þessi ROS hafa einnig reynst skaða ensím og mannvirki sem taka þátt í DNA-afritun og viðgerð. Aftur á móti hefur verið lagt til að lífræn fosfór skordýraeitur gangi í gegnum flókið efnaskiptaferli eftir inntöku hjá mönnum, þar sem það hefur samskipti við mörg ensím. Þeir leggja til að þessi víxlverkun leiði til þátttöku ýmissa ensíma og gena sem kóða fyrir þessum ensímum í erfðaeituráhrifum ómetóats40. Ding o.fl.46 greindu frá því að starfsmenn sem höfðu orðið fyrir ómetóati hefðu aukið telómeralengd, sem tengdist telómerasa virkni og erfðafræðilegri fjölbreytni. Hins vegar, þó að tengslin milli ómetóats DNA viðgerðarensíma og erfðafræðilegrar fjölbreytni hafi verið skýrð hjá mönnum, er þessi spurning enn óleyst fyrir plöntur.
Frumuvarnarkerfi gegn hvarfgjörnum súrefnistegundum (ROS) eru ekki aðeins efld með ensímvirkum andoxunarferlum heldur einnig með óensímvirkum andoxunarferlum, þar sem frítt prólín er mikilvægt óensímvirkt andoxunarefni í plöntum. Prólínmagn allt að 100 sinnum hærra en eðlileg gildi sást í streituvaldandi plöntum56. Niðurstöður þessarar rannsóknar eru í samræmi við niðurstöður33 sem greindu frá hækkuðu prólínmagni í hveitiplöntum sem meðhöndlaðar voru með ómetóati. Á sama hátt komu Srivastava og Singh57 einnig fram á að skordýraeitrið malathion, sem er lífrænt fosfat, jók prólínmagn í lauk (A. cepa) og jók einnig virkni superoxíð dismutasa (SOD) og katalasa (CAT), sem dró úr heilleika himnunnar og olli DNA-skemmdum. Prólín er ónauðsynleg amínósýra sem tekur þátt í ýmsum lífeðlisfræðilegum ferlum, þar á meðal myndun próteinbyggingar, ákvörðun próteinvirkni, viðhaldi frumu-raoxíðjafnvægis, bindingu súrefnis og hýdroxýl stakeinda, viðhaldi osmósujafnvægis og frumuboðleiðum57. Að auki verndar prólín andoxunarensím og viðheldur þannig byggingarheilleika frumuhimnanna58. Aukning á prólínmagni í lauk eftir útsetningu fyrir ómetóati bendir til þess að líkaminn noti prólín sem superoxíð dismutasi (SOD) og katalasa (CAT) til að verjast eituráhrifum af völdum skordýraeiturs. Hins vegar, líkt og ensímafræðilegt andoxunarefni, hefur verið sýnt fram á að prólín er ófullnægjandi til að vernda rótarfrumur lauks gegn skemmdum af völdum skordýraeiturs.
Yfirlit yfir heimildir sýndi að engar rannsóknir eru til um líffærafræðilegan skaða á plönturótum af völdum ómetóats skordýraeiturs. Hins vegar eru niðurstöður fyrri rannsókna á öðrum skordýraeitri í samræmi við niðurstöður þessarar rannsóknar. Çavuşoğlu o.fl.67 greindu frá því að breiðvirk skordýraeitur af gerðinni þíametóxam olli líffærafræðilegum skaða í laukrótum, svo sem frumudrepi, óskýrum æðavef, frumuaflögun, óskýru yfirhúðarlagi og óeðlilegri lögun kjarna frumna. Tütüncü o.fl.68 bentu á að þrír mismunandi skammtar af metíókarb skordýraeitri ollu drepi, frumuskemmdum á yfirhúðarfrumum og þykknun frumuveggja í laukrotum. Í annarri rannsókn komst Kalefetoglu Makar36 að því að notkun avermektín skordýraeiturs í skömmtum upp á 0,025 ml/L, 0,050 ml/L og 0,100 ml/L olli óskilgreindum leiðandi vef, aflögun á yfirhúðarfrumum og flatri kjarnaskemmdum í laukrótum. Rótin er aðgangsstaður skaðlegra efna inn í plöntuna og er einnig sá staður sem er viðkvæmastur fyrir eituráhrifum. Samkvæmt niðurstöðum MDA úr rannsókn okkar getur oxunarálag leitt til skemmda á frumuhimnum. Hins vegar er mikilvægt að viðurkenna að rótarkerfið er einnig upphafleg varnarkerfi gegn slíkri hættu69. Rannsóknir hafa sýnt að tjónið sem sést á rótarfrumum gæti stafað af varnarkerfi þessara frumna sem kemur í veg fyrir upptöku skordýraeiturs. Aukningin á húð- og heilaberkisfrumum sem sést í þessari rannsókn er líklega afleiðing af því að plantan minnkar upptöku efna. Þessi aukning getur leitt til líkamlegrar þjöppunar og aflögunar frumna og kjarna. Að auki70 hefur verið lagt til að plöntur geti safnað ákveðnum efnum til að takmarka innrás skordýraeiturs í frumur. Þetta fyrirbæri má útskýra sem aðlögunarbreytingu í heilaberki og æðavef, þar sem frumur þykkja frumuveggi sína með efnum eins og sellulósa og súberíni til að koma í veg fyrir að ómetóat komist inn í ræturnar.71 Ennfremur geta flattar kjarnaskemmdir stafað af líkamlegri þjöppun frumna eða oxunarálagi sem hefur áhrif á kjarnahimnuna, eða þær geta stafað af skemmdum á erfðaefninu af völdum notkunar ómetóats.
Ómetóat er mjög áhrifaríkt skordýraeitur sem er mikið notað, sérstaklega í þróunarlöndum. Hins vegar, eins og með mörg önnur lífræn fosföt skordýraeitur, eru áhyggjur af áhrifum þess á umhverfið og heilsu manna. Markmið þessarar rannsóknar var að brúa þetta upplýsingabil með því að meta ítarlega skaðleg áhrif ómetóats skordýraeiturs á algengt prófaða plöntu, A. cepa. Í A. cepa olli útsetning fyrir ómetóati vaxtarseinkun, eituráhrifum á erfðaefni, tapi á DNA-heilleika, oxunarálagi og frumuskemmdum í rótarkerfinu. Niðurstöðurnar undirstrikuðu neikvæð áhrif ómetóats skordýraeiturs á lífverur utan markhóps. Niðurstöður þessarar rannsóknar benda til þess að gæta þurfi meiri varúðar við notkun ómetóats skordýraeiturs, nákvæmari skömmtun, aukinnar vitundar meðal bænda og strangari reglugerða. Ennfremur munu þessar niðurstöður veita verðmætan upphafspunkt fyrir rannsóknir á áhrifum ómetóats skordýraeiturs á tegundir utan markhóps.
Tilraunir og vettvangsrannsóknir á plöntum og hlutum þeirra (lauklaukar), þar á meðal söfnun plöntuefnis, voru framkvæmdar í samræmi við viðeigandi stofnana-, innlenda og alþjóðlega staðla og reglugerðir.
Birtingartími: 4. júní 2025