Hierdie studie het die dodelikheid, subletaliteit en toksisiteit van kommersiële beoordeelsipermetrienformulerings tot anuran-paddavissies. In die akute toets is konsentrasies van 100–800 μg/L vir 96 uur getoets. In die chroniese toets is natuurlik voorkomende sipermetrienkonsentrasies (1, 3, 6 en 20 μg/L) vir mortaliteit getoets, gevolg deur mikronukleustoetsing en rooibloedselkernafwykings vir 7 dae. Die LC50 van die kommersiële sipermetrienformulering vir paddavissies was 273.41 μg L−1. In die chroniese toets het die hoogste konsentrasie (20 μg L−1) meer as 50% mortaliteit tot gevolg gehad, aangesien dit die helfte van die paddavissies wat getoets is doodgemaak het. Die mikronukleustoets het betekenisvolle resultate by 6 en 20 μg L−1 getoon en verskeie kernafwykings is opgespoor, wat aandui dat die kommersiële sipermetrienformulering genotoksiese potensiaal teen P. gracilis het. Sipermetrien is 'n hoë risiko vir hierdie spesie, wat aandui dat dit veelvuldige probleme kan veroorsaak en die dinamika van hierdie ekosisteem op kort en lang termyn kan beïnvloed. Daarom kan die gevolgtrekking gemaak word dat kommersiële sipermetrien formulerings toksiese effekte op P. gracilis het.
As gevolg van die voortdurende uitbreiding van landbou-aktiwiteite en intensiewe toepassing vanplaagbeheermaatreëls word waterdiere gereeld aan plaagdoders blootgestel1,2. Besoedeling van waterbronne naby landbouvelde kan die ontwikkeling en oorlewing van nie-teiken organismes soos amfibieë beïnvloed.
Amfibieë word al hoe belangriker in die assessering van omgewingsmatrikse. Anurane word as goeie bio-aanwysers van omgewingsbesoedelende stowwe beskou as gevolg van hul unieke eienskappe soos komplekse lewensiklusse, vinnige larwegroeitempo, trofiese status, deurlaatbare vel10,11, afhanklikheid van water vir voortplanting12 en onbeskermde eiers11,13,14. Daar is getoon dat die klein waterpadda (Physalaemus gracilis), algemeen bekend as die huilpadda, 'n bio-aanwyserspesie van plaagdoderbesoedeling4,5,6,7,15 is. Die spesie word aangetref in staande waters, beskermde gebiede of gebiede met veranderlike habitat in Argentinië, Uruguay, Paraguay en Brasilië1617 en word deur die IUCN-klassifikasie as stabiel beskou as gevolg van sy wye verspreiding en verdraagsaamheid van verskillende habitatte18.
Subdodelike effekte is by amfibieë aangemeld na blootstelling aan sipermetrien, insluitend gedrags-, morfologiese en biochemiese veranderinge in paddavissies23,24,25, veranderde mortaliteit en metamorfosetyd, ensiematiese veranderinge, verminderde uitbroeisukses24,25, hiperaktiwiteit26, inhibisie van cholienase-aktiwiteit,7-veranderinge in cholienase-aktiwiteit,7. Studies van die genotoksiese effekte van sipermetrien in amfibieë is egter beperk. Daarom is dit belangrik om die vatbaarheid van anuran spesies vir sipermetrien te bepaal.
Omgewingsbesoedeling beïnvloed die normale groei en ontwikkeling van amfibieë, maar die ernstigste nadelige effek is genetiese skade aan DNA wat deur blootstelling aan plaagdoders veroorsaak word13. Bloedselmorfologie-analise is 'n belangrike bio-aanwyser van besoedeling en potensiële toksisiteit van 'n stof vir wilde spesies29. Die mikronukleustoets is een van die mees gebruikte metodes om die genotoksisiteit van chemikalieë in die omgewing te bepaal30. Dit is 'n vinnige, doeltreffende en goedkoop metode wat 'n goeie aanduiding is van chemiese besoedeling van organismes soos amfibieë31,32 en inligting kan verskaf oor blootstelling aan genotoksiese besoedelingstowwe33.
Die doel van hierdie studie was om die toksiese potensiaal van kommersiële sipermetrien formulerings vir klein akwatiese paddavissies te evalueer deur gebruik te maak van 'n mikronukleus toets en ekologiese risiko-assessering.
Kumulatiewe mortaliteit (%) van P. gracilis paddavissies blootgestel aan verskillende konsentrasies kommersiële sipermetrien gedurende die akute tydperk van die toets.
Kumulatiewe mortaliteit (%) van P. gracilis paddavissies wat tydens 'n chroniese toets aan verskillende konsentrasies kommersiële sipermetrien blootgestel is.
Die waargenome hoë mortaliteit was die gevolg van genotoksiese effekte in amfibieë wat aan verskillende konsentrasies sipermetrien (6 en 20 μg/L) blootgestel is, soos blyk uit die teenwoordigheid van mikrokerne (MN) en kernafwykings in eritrosiete. Vorming van MN dui op foute in mitose en word geassosieer met swak binding van chromosome aan mikrotubuli, defekte in proteïenkomplekse wat verantwoordelik is vir chromosoomopname en vervoer, foute in chromosoomsegregasie en foute in DNA-skade herstel38,39 en kan verband hou met plaagdoder-geïnduseerde oksidatiewe stres40,41. Ander abnormaliteite is waargeneem by alle konsentrasies wat geëvalueer is. Toenemende sipermetrienkonsentrasies het kernafwykings in eritrosiete met 5% en 20% by die laagste (1 μg/L) en hoogste (20 μg/L) dosisse onderskeidelik verhoog. Veranderinge in die DNS van 'n spesie kan byvoorbeeld ernstige gevolge hê vir beide kort- en langtermyn-oorlewing, wat lei tot bevolkingsafname, veranderde reproduktiewe fiksheid, inteling, verlies aan genetiese diversiteit en veranderde migrasietempo's. Al hierdie faktore kan spesies se oorlewing en instandhouding beïnvloed42,43. Die vorming van eritroïede abnormaliteite kan 'n blok in sitokinese aandui, wat lei tot abnormale seldeling (binucleated eritrosiete)44,45; meerlobbige kerne is uitsteeksels van die kernmembraan met veelvuldige lobbe46, terwyl ander eritroïede abnormaliteite met DNA-amplifikasie geassosieer kan word, soos kernniere/blebs47. Die teenwoordigheid van eritrosiete met gekorrels kan dui op verswakte suurstofvervoer, veral in besmette water48,49. Apoptose dui seldood aan50.
Ander studies het ook die genotoksiese effekte van sipermetrien getoon. Kabaña et al.51 het die teenwoordigheid van mikrokerne en kernveranderinge soos binukleêre selle en apoptotiese selle in Odontophrynus americanus-selle gedemonstreer na blootstelling aan hoë konsentrasies sipermetrien (5000 en 10,000 μg L−1) vir 96 uur. Cypermetrien-geïnduseerde apoptose is ook in P. biligonigerus52 en Rhinella arenarum53 opgespoor. Hierdie resultate dui daarop dat sipermetrien genotoksiese effekte op 'n reeks waterorganismes het en dat die MN- en ENA-toets 'n aanduiding kan wees van subletale effekte op amfibieë en van toepassing kan wees op inheemse spesies en wilde populasies wat aan toksiese middels blootgestel is12.
Kommersiële formulerings van sipermetrien hou 'n hoë omgewingsgevaar in (beide akuut en chronies), met hoofkwartiere wat die vlak van die Amerikaanse Omgewingsbeskermingsagentskap (EPA) oorskry54 wat die spesie nadelig kan beïnvloed indien dit in die omgewing teenwoordig is. In die chroniese risikobepaling was die NOEC vir mortaliteit 3 μg L−1, wat bevestig dat die konsentrasies wat in water gevind word, 'n risiko vir die spesie kan inhou55. Die dodelike NOEC vir R. arenarum larwes blootgestel aan 'n mengsel van endosulfan en sipermetrien was 500 μg L−1 na 168 uur; hierdie waarde het na 336 uur tot 0,0005 μg L−1 afgeneem. Die skrywers toon aan dat hoe langer die blootstelling, hoe laer is die konsentrasies wat skadelik vir die spesie is. Dit is ook belangrik om te beklemtoon dat die NOEC-waardes hoër was as dié van P. gracilis op dieselfde blootstellingstyd, wat aandui dat die spesie-reaksie op sipermetrien spesie-spesifiek is. Verder, in terme van mortaliteit, het die CHQ-waarde van P. gracilis na blootstelling aan sipermetrien 64.67 bereik, wat hoër is as die verwysingswaarde wat deur die Amerikaanse Omgewingsbeskermingsagentskap54 gestel is, en die CHQ-waarde van R. arenarum larwes was ook hoër as hierdie waarde (CHQ > 388.00 na 336 uur), wat aandui dat die risiko's vir amphibiese studies 'n hoë risiko inhou. As in ag geneem word dat P. gracilis ongeveer 30 dae benodig om metamorfose te voltooi56, kan die gevolgtrekking gemaak word dat die bestudeerde konsentrasies van sipermetrien kan bydra tot bevolkingsafname deur te verhoed dat besmette individue op 'n vroeë ouderdom die volwasse of reproduktiewe stadium binnegaan.
In die berekende risikobepaling van mikrokerne en ander eritrosiet-kernafwykings het die CHQ-waardes van 14.92 tot 97.00 gewissel, wat aandui dat sipermetrien 'n potensiële genotoksiese risiko vir P. gracilis inhou, selfs in sy natuurlike habitat. Met inagneming van mortaliteit, was die maksimum konsentrasie xenobiotiese verbindings wat vir P. gracilis verdraagbaar is 4.24 μg L−1. Konsentrasies so laag as 1 μg/L het egter ook genotoksiese effekte getoon. Hierdie feit kan lei tot 'n toename in die aantal abnormale individue57 en die ontwikkeling en voortplanting van spesies in hul habitatte beïnvloed, wat lei tot 'n afname in amfibiebevolkings.
Kommersiële formulerings van die insekdoder sipermetrien het hoë akute en chroniese toksisiteit vir P. gracilis getoon. Hoër sterftesyfers is waargeneem, waarskynlik as gevolg van toksiese effekte, soos blyk uit die teenwoordigheid van mikro- en eritrosiet-kernafwykings, veral getande kerne, gelobde kerne en vesikulêre kerne. Daarbenewens het die bestudeerde spesies verhoogde omgewingsrisiko's getoon, beide akuut en chronies. Hierdie data, gekombineer met vorige studies deur ons navorsingsgroep, het getoon dat selfs verskillende kommersiële formulerings van sipermetrien steeds verminderde asetielcholienesterase (AChE) en butirielcholinesterase (BChE) aktiwiteite en oksidatiewe stres58 veroorsaak het, en gelei het tot veranderinge in swemaktiwiteit en mondelinge misvormings59 in P. gracilis, wat aandui dat kommersiële formulerings van lethalpermethrin hoë toksisiteit en subformulerings van lethalpermethrin het. Hartmann et al. 60 het bevind dat kommersiële formulerings van sipermetrien die giftigste was vir P. gracilis en 'n ander spesie van dieselfde genus (P. cuvieri) in vergelyking met nege ander plaagdoders. Dit dui daarop dat wettig goedgekeurde konsentrasies van sipermetrien vir omgewingsbeskerming kan lei tot hoë mortaliteit en langtermyn-bevolkingsafname.
Verdere studies is nodig om die toksisiteit van die plaagdoder vir amfibieë te bepaal, aangesien die konsentrasies wat in die omgewing gevind word hoë mortaliteit kan veroorsaak en 'n potensiële risiko vir P. gracilis kan inhou. Navorsing oor amfibiese spesies moet aangemoedig word, aangesien data oor hierdie organismes skaars is, veral oor Brasiliaanse spesies.
Die chroniese toksisiteitstoets het vir 168 uur (7 dae) onder statiese toestande geduur en die subletale konsentrasies was: 1, 3, 6 en 20 μg ai L−1. In beide eksperimente is 10 paddavissies per behandelingsgroep geëvalueer met ses herhalings, vir 'n totaal van 60 paddavissies per konsentrasie. Intussen het die water-alleen behandeling as 'n negatiewe beheer gedien. Elke eksperimentele opstelling het bestaan uit 'n steriele glasskottel met 'n kapasiteit van 500 ml en 'n digtheid van 1 paddavissie per 50 ml oplossing. Die fles is met poliëtileenfilm bedek om verdamping te voorkom en is voortdurend deurlug.
Die water is chemies ontleed om plaagdoderkonsentrasies op 0, 96 en 168 uur te bepaal. Volgens Sabin et al. 68 en Martins et al. 69 is die ontledings uitgevoer by die Pesticide Analysis Laboratory (LARP) van die Federale Universiteit van Santa Maria deur gebruik te maak van gaschromatografie gekoppel aan drievoudige kwadrupool massaspektrometrie (Varian model 1200, Palo Alto, Kalifornië, VSA). Die kwantitatiewe bepaling van plaagdoders in water word as aanvullende materiaal getoon (Tabel SM1).
Vir die mikronukleustoets (MNT) en rooiselkernabnormaliteitstoets (RNA) is 15 paddavissies van elke behandelingsgroep ontleed. Paddavissies is verdoof met 5% lidokaïen (50 mg g-170) en bloedmonsters is deur middel van hartpunksie met behulp van weggooibare hepariniseerde spuite geneem. Bloedsmere is op steriele mikroskoopskyfies voorberei, met die lug gedroog, met 100% metanol (4 °C) vir 2 minute vasgemaak en dan vir 15 minute in die donker met 10% Giemsa-oplossing gekleur. Aan die einde van die proses is skyfies met gedistilleerde water gewas om oortollige vlek te verwyder en by kamertemperatuur gedroog.
Ten minste 1000 RBC's van elke paddavissie is ontleed met 'n 100× mikroskoop met 'n 71 doelwit om die teenwoordigheid van MN en ENA te bepaal. 'n Totaal van 75 796 RBC's van paddavissies is geëvalueer met inagneming van sipermetrienkonsentrasies en kontroles. Genotoksisiteit is ontleed volgens die metode van Carrasco et al. en Fenech et al.38,72 deur die frekwensie van die volgende kernletsels te bepaal: (1) anukleêre selle: selle sonder kerne; (2) apoptotiese selle: kernfragmentasie, geprogrammeerde seldood; (3) tweevoudige selle: selle met twee kerne; (4) kernknoppies of blebselle: selle met kerne met klein uitsteeksels van die kernmembraan, blebs soortgelyk in grootte as mikrokerne; (5) gekaryoliseerde selle: selle met slegs die buitelyn van die kern sonder interne materiaal; (6) gekerfde selle: selle met kerne met duidelike krake of kepe in hul vorm, ook genoem niervormige kerne; (7) lobulated selle: selle met kern uitsteeksels groter as die voorgenoemde vesikels; en (8) mikroselle: selle met gekondenseerde kerne en verminderde sitoplasma. Die veranderinge is vergelyk met die negatiewe kontrole resultate.
Die resultate van die akute toksisiteitstoets (LC50) is ontleed deur gebruik te maak van GBasic sagteware en die TSK-Trimmed Spearman-Karber metode74. Die chroniese toetsdata is vooraf getoets vir foutnormaliteit (Shapiro-Wilks) en homogeniteit van variansie (Bartlett). Die resultate is ontleed deur gebruik te maak van eenrigting-variansieanalise (ANOVA). Tukey se toets is gebruik om data onderling te vergelyk, en Dunnett se toets is gebruik om data tussen die behandelingsgroep en die negatiewe kontrolegroep te vergelyk.
LOEC- en NOEC-data is ontleed met behulp van Dunnett se toets. Statistiese toetse is uitgevoer met behulp van Statistica 8.0 sagteware (StatSoft) met 'n beduidendheidsvlak van 95% (p < 0.05).
Postyd: 13-Mrt-2025