Spectroscopic contribution to glyphosate toxicity profile and the remedial effects of Momordica charantia.
Sci Rep · 2022 · 12:20020 · PMID 36414701 · 등급5 동물·현장 동물실험 · 발암성 > 유전독성 · 식이
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본 연구에서는 양파(Allium cepa L.) 시험 재료에서 글리포세이트의 독성과 쓴오이 추출물(Bmex) (Momordica charantia L.)의 독성 감소 역할을 조사하였다. 글리포세이트의 독성과 Bmex의 보호 역할은 생리학적 지표(발아율, 뿌리 신장 및 무게 증가), 세포유전학적 지표(분열계수-MI, 미세핵-MN 및 염색체 이상-CAs), 생화학적 지표(말론디알데하이드-MDA, 초과산화디스뮤타아제-SOD 및 카탈라아제-CAT) 및 해부학적 지표(뿌리 분열조직 세포 손상)를 이용하여 조사하였다. 글리포세이트의 유전독성 메커니즘은 스펙트럼 분석을 통해 규명하였다. A. cepa 구근은 대조군 1개와 처리군 5개로 나누었다. 대조군의 구근에는 증류수를 72시간 동안 처리하였다. 처리군의 구근에는 글리포세이트 (500 mg/L) 및 두 가지 농도의 Bmex (350 및 700 mg/L)를 72시간 동안 처리하였다. 기간 종료 후, 발아된 구근은 일상적인 준비 절차를 적용하여 실험 분석, 측정 및 관찰을 위해 준비되었다. 그 결과, 글리포세이트 처리는 선택된 모든 생리학적 매개변수 값의 유의한 (p < 0.05) 감소와 세포유전학적 매개변수(MI 제외) 수치, 생화학적 매개변수 수준 및 해부학적 손상 정도의 유의한 (p < 0.05) 증가를 초래하였다. 글리포세이트는 뿌리 끝 분열조직 세포에서 단편, 응집 염색체, 연결 구조물(bridge) 및 불균등 분포의 염색체와 같은 CAs를 촉진하였다. 스펙트럼 분석을 통해 글리포세이트가 DNA와 직접 상호작용하여 유전독성을 유발하는 것으로 판명되었다. 또한, 뿌리 끝 분열조직 세포에서 표피세포 손상, 피층세포 손상, 납작한 핵, 이핵성 세포 및 불규칙한 혈관 조직과 같은 해부학적 손상을 유발하였다. 글리포세이트와 Bmex를 두 가지 농도(350 및 700 mg/L)로 함께 처리한 것은 글리포세이트의 독성을 감소시켰고, 검사된 모든 매개변수 값에서 유의한 (p < 0.05) 개선을 가져왔다. 이러한 개선은 Bmex의 700 mg/L 농도에서 더욱 두드러지게 나타나는 것으로 판명되었다. 결과적으로, 글리포세이트 제초제가 A. cepa 시험 재료에 다차원적 독성을 유발하였으며, Bmex가 항산화 특성으로 인해 이러한 독성의 영향을 감소시켰음이 밝혀졌다. 따라서 농업 적용 시 비표적 생물종을 고려하여 글리포세이트의 투여 농도 범위를 재고할 필요가 있다. 나아가, Bmex와 같은 항산화 제품은 살충제와 같은 환경 인자의 독성 영향을 줄이기 위해 일일 식단에 포함되어야 한다.ORIGINAL ABSTRACT
In this study, the glyphosate toxicity and the toxicity-reducing role of bitter melon extract (Bmex) (Momordica charantia L.) were investigated in Allium cepa L. test material. The toxicity of glyphosate and protective role of Bmex were investigated with the help of physiological (germination, root elongation and weight gain), cytogenetic (mitotic index-MI, micronucleus-MN and chromosomal abnormalities-CAs), biochemical (malondialdehyde-MDA, superoxide dismutase-SOD and catalase-CAT) and anatomical (root meristem cell damage) parameters. The genotoxicity mechanism of glyphosate was elucidated by spectral analysis. A. cepa bulbs were divided into six groups as one control and five applications. Tap water was applied to the bulbs in the control group for 72 h. Glyphosate (500 mg/L) and two different doses of Bmex (350 and 700 mg/L) were applied to the bulbs in the treatment group for 72 h. At the end of the period, the germinated bulbs were prepared for experimental analyses, measurements and observations by applying routine preparation procedures. As a result, glyphosate administration caused a significant (p < 0.05) decrease in all selected physiological parameter values, and significant (p < 0.05) increases in the number of cytogenetic parameters (except MI), the levels of biochemical parameters and the severity of anatomical damage. Glyphosate promoted CAs such as fragment, sticky chromosome, bridge and unequal distribution of chromatin in root tip meristem cells. By spectral analysis, it was determined that glyphosate interacts directly with DNA and causes genotoxicity. It also caused anatomical damages such as epidermis cell damage, cortex cell damage, flattened cell nucleus, binuclear cell and irregular vascular tissue in root tip meristem cells. Co-administration of glyphosate with Bmex at two different doses (350 and 700 mg/L) reduced the toxicity of glyphosate and led to significant (p < 0.05) improvements in the values of all parameters examined. It was determined that this improvement was even more pronounced at 700 mg/L dose of Bmex. As a result, it was determined that glyphosate herbicide caused multi-dimensional toxicity in A. cepa test material, and Bmex reduced the effects of this toxicity due to its antioxidant properties. Therefore, glyphosate dose ranges need to be reconsidered, especially considering non-target organisms in agricultural applications. In addition, antioxidant products such as Bmex should be included in the daily diet in order to reduce the toxic effects of environmental agents such as pesticides.| 저자 | Yalçin, E.; Çavuşoğlu, K. |
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| 저널 | Scientific reports |
| 권·호·쪽 | 12(1), 20020 |
| PMID | 36414701 |
| DOI | 10.1080/16546628.2017.1348864 |
| MeSH | Momordica charantia; Antioxidants; Malondialdehyde; Onions; Organophosphate Poisoning; Glyphosate |