Glyphosate and glufosinate ammonium, herbicides commonly used on genetically modified crops, and their interaction with microplastics: Ecotoxicity in anuran tadpoles.
Sci Total Environ · 2022 · 804:150177 · PMID 34520929 · 등급6 세포·모델 세포실험 · 환경과 생태 > 수생생물 · 수생생물
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글리포세이트(GLY)계 및 글루포시네이트 암모늄(GA)계 제초제(각각 GBH 및 GABH)와 폴리에틸렌 미세플라스틱 입자(PEMPs)가 *Scinax squalirostris* 올챙이에 미치는 영향을 평가하였다. 올챙이들은 두 제초제(1.56~100 mg L-1)와 PEMPs (60 mg L-1)에 단독 또는 조합하여 노출되었으며, 48시간 동안 독성이 평가되었다. 아세틸콜린에스테라아제(AChE), 카르복실에스테라아제(CbE), 그리고 글루타티온-S-전달효소(GST) 활성은 두 제초제를 단독으로 처리했을 때와 PEMPs와 함께 처리했을 때의 가장 낮은 세 농도(1.56, 3.12 및 6.25 mg L-1, 생존율 >85%)에서 분석되었다. 또한, 밀도범함수이론(DFT)을 이용하여 제초제와 폴리에틸렌(PE) 간의 상호작용 열화학을 분석하였다. 중앙치사농도(LC50)는 GBH가 43.53 mg L-1, GBH + PEMPs가 38.56 mg L-1, GABH가 7.69 mg L-1, 그리고 GABH+PEMPs가 6.25 mg L-1이었다. PEMP 처리는 GST를 증가시켰으나 CbE 활성은 감소시켰고, GBH 및 GABH 처리는 GST를 증가시켰으나 AChE 활성은 감소시켰다. 전반적으로, 제초제와 PEMPs의 혼합물은 개별 처리에서 관찰된 효과를 증가시키는 경향을 보였는데, 가장 높은 농도의 GBH + PEMPs는 GST 활성을 증가시킨 반면, GABH+PEMP 처리는 AChE와 CbE 활성 모두를 감소시켰다. DFT 분석 결과, 제초제와 PE 사이에 자발적인 상호작용이 관찰되었으며, 이는 제초제-PE 계면에서 결합 형성으로 이어졌고, 이 결합은 GLY보다 GA에 대해 현저히 강했다. 본 연구의 실험적 및 이론적 발견은 이러한 상호작용이 오염물질들이 함께 존재할 때 독성 증가를 유발할 수 있음을 시사하며, 이는 특히 GA의 경우 잠재적인 환경 위험을 의미한다.ORIGINAL ABSTRACT
The effects of glyphosate (GLY)-based and glufosinate ammonium (GA)-based herbicides (GBH and GABH, respectively) and polyethylene microplastic particles (PEMPs) on Scinax squalirostris tadpoles were assessed. Tadpoles were exposed to nominal concentrations of both herbicides (from 1.56 to 100 mg L-1) and PEMPs (60 mg L-1), either alone or in combination, and toxicity evaluated at 48 h. Acetylcholinesterase (AChE), carboxylesterase (CbE), and glutathione-S-transferase (GST) activities were analyzed at the three lowest concentrations (1.56, 3.12 and 6.25 mg L-1, survival rates >85%) of both herbicides alone and with PEMPs. Additionally, the thermochemistry of the interactions between the herbicides and polyethylene (PE) was analyzed by Density Functional Theory (DFT). The median-lethal concentration (LC50) was 43.53 mg L-1 for GBH, 38.56 mg L-1 for GBH + PEMPs, 7.69 for GABH, and 6.25 mg L-1 for GABH+PEMPs. The PEMP treatment increased GST but decreased CbE activity, whereas GBH and GABH treatments increased GST but decreased AChE activity. In general, the mixture of herbicides with PEMPs increased the effect observed in the individual treatments: the highest concentration of GBH + PEMPs increased GST activity, whereas GABH+PEMP treatments decreased both AChE and CbE activities. DFT analysis revealed spontaneous interactions between the herbicides and PE, leading to the formation of bonds at the herbicide-PE interface, significantly stronger for GA than for GLY. The experimental and theoretical findings of our study indicate that these interactions may lead to an increase in toxicity when pollutants are together, meaning potential environmental risk of these combinations, especially in the case of GA.| 저자 | Lajmanovich, R. C.; Attademo, A. M.; Lener, G.; Cuzziol Boccioni, A. P.; Peltzer, P. M.; Martinuzzi, C. S.; Demonte, L. D.; Repetti, M. R. |
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| 저널 | The Science of the total environment |
| 권·호·쪽 | 804, 150177 |
| PMID | 34520929 |
| DOI | 10.1016/j.scitotenv.2021.150177 |
| MeSH | Acetylcholinesterase; Aminobutyrates; Animals; Anura; Crops, Agricultural; Glycine; Herbicides; Larva; Microplastics; Plants, Genetically Modified; Plastics; Water Pollutants, Chemical; Glyphosate |