The effects of glyphosate-based herbicide formulations on Lemna minor, a non-target species.
Aquat Toxicol · 2019 · 209:70-80 · PMID 30739875 · 등급6 세포·모델 세포실험 · 비발암 건강영향 > 생식독성 · 식이 · 제형(GBH)
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식물에 대한 연구는 농약으로 인한 수질 오염 평가에서 중요한 역할을 한다. *Lemna minor* (일반 물옥잠)는 환경 위험성 평가에서 광범위하게 사용되는 지표 생물이다. 본 연구의 목적은 생물학적 람나 시험과 화학적 방법을 이용하여 먹이 사슬에서 중요한 연결고리인 물옥잠에 대한 글리포세이트(GlyPh) 농도 0–40 μM의 영향을 규명하는 것이었다. 아민 생합성 경로 효소인 오르니틴 탈카복실화효소, S-아데노실메티오닌 탈카복실화효소, 티로신 탈카복실화효소, 라이신 탈카복실화효소 및 아르기닌 탈카복실화효소의 활성도와 일반 물옥잠 조직 내 시킴산 및 글리포세이트 잔류물 함량에 대한 발표된 데이터는 없다. 글리포세이트가 물옥잠에 흡수되는 것이 확인되었다. 3 μM의 글리포세이트에 7일간 노출된 식물에서 글리포세이트 함량이 허용 최대잔류허용기준(MRL)을 10배 초과하였다. 식물 조직 내 글리포세이트 축적은 물옥잠의 생장 및 수확량을 감소시키고, 엽록소 a와 b 및 카로티노이드 합성을 저해하며, 광계 II(PSII)의 광화학 활성을 감소시켜 독성 영향을 미쳤다. 그러나 글리포세이트는 시험된 식물에서 시킴산 농도를 증가시켰다. 이 제초제에 노출된 식물의 오르니틴 탈카복실화효소 활성은 4배 증가하였다. 수질 오염물질로서 글리포세이트는 생물 유래 아민인 티라민, 푸트레신, 카다베린, 스퍼미딘 및 스페르민의 함량을 증가시켰다. 과산화수소효소와 카탈레이스의 활성은 각각 제초제에 20 μM 및 7 μM 노출된 물옥잠에서 가장 높았다. 예측 독성 단위는 글리포세이트 함량과 계산된 EC 값에 기반하여 산출되었다. 모든 형태학적 및 생화학적 매개변수에 대해 계산된 평균 유효 농도는 글리포세이트의 EC10 = 1.55, EC25 = 3.36, EC50 = 6.62 및 EC90 = 14.08 μM에서 결정되었다. 본 연구는 라운드업 울트라 360 SL 제초제의 활성 성분인 글리포세이트가 비표적 식물에 형태학적 및 생화학적 변화를 유도하며, 단기간 노출 중에도 수생태계에 독성 영향을 미침을 입증하였다.ORIGINAL ABSTRACT
Research into plants plays an important role in evaluations of water pollution with pesticides. Lemna minor (common duckweed) is widely used as an indicator organism in environmental risk assessments. The aim of this study was to determine by biological Lemna test and chemical methods the effect of glyphosate (GlyPh) concentrations of 0-40 μM on duckweed, an important link in the food chain. There are no published data on glyphosate's effects on the activity of enzymes of the amine biosynthesis pathway: ornithine decarboxylase, S-adenosylmethionine decarboxylase, tyrosine decarboxylase, lysine decarboxylase and arginine decarboxylase, and the content of shikimic acid and glyphosate residues in the tissues of common duckweed. It was found that glyphosate was taken up by duckweed. In plants exposed to 3 μM of glyphosate for 7 days, glyphosate content exceeded the acceptable Maximum Residue Level (MRL) 10-fold. Glyphosate accumulation in plant tissues exerted toxic effects on duckweed by decreasing its growth and yield, inhibiting the synthesis of chlorophyll a and b and carotenoids, and decreasing the photochemical activity of photosystem II (PSII). However, glyphosate increased the concentration of shikimic acid in the tested plants. The activity of ornithine decarboxylase increased 4-fold in plants exposed to 20 μM of the herbicide. As a water pollutant, glyphosate increased the content of biogenic amines tyramine, putrescine, cadaverine, spermidine and spermine. The activity of peroxidase and catalase was highest in duckweed exposed to 20 μM and 7 μM of the herbicide, respectively. The predicted toxic units were calculated based on glyphosate content and the computed EC values. The mean effective concentration calculated for all morphological and biochemical parameters of duckweed was determined at EC10 = 1.55, EC25 = 3.36, EC50 = 6.62 and EC90 = 14.08 μM of glyphosate. The study demonstrated that glyphosate, the active ingredient of Roundup Ultra 360 SL herbicide, induces morphological and biochemical changes in non-target plants and exerts toxic effects on aquatic ecosystems even during short-term exposure.| 저자 | Sikorski, Ł.; Baciak, M.; Bęś, A.; Adomas, B. |
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| 저널 | Aquatic toxicology (Amsterdam, Netherlands) |
| 권·호·쪽 | 209, 70-80 |
| PMID | 30739875 |
| DOI | 10.1016/j.aquatox.2019.01.021 |
| MeSH | Araceae; Biogenic Amines; Biomass; Carboxy-Lyases; Catalase; Chlorophyll A; Glycine; Herbicides; Peroxidase; Shikimic Acid; Species Specificity; Water Pollutants, Chemical; Glyphosate |