ДОСЛІДЖЕННЯ ТОКСИКОЛОГІЧНОГО ВПЛИВУ ГЕРБІЦИДУ АТРАЗИНУ НА ПРОРОСТКИ ЛЮЦЕРНИ

Ключові слова: атразин, проростки люцерни, ріст, токсичність

Анотація

Атразин – один із найпоширеніших гербіцидів для боротьби з бур’янистою рослинністю. Він має до- і післясходову дію та впливає на внутрішню абсорбційну провідність. Завдяки високій ефективності, низькій дозі, широкому спектру дії гербіциду та довгому залишковому періоду ефективності він швидко та широко використовується та пропагується. Через його широке використання він став серйозним забруднювачем ґрунту та води. Щоб оцінити вплив атразину на бобові, у цьому експерименті виміряли різні показники біомаси, вмісту хлорофілу та вмісту малонового діальдегіду (МДА) для аналізу токсичної дії атразину в різних концентраціях на ріст проростків люцерни. У дослідженні вивчили атразин виробництва Syngenta. Рослини проростили за наступних умов: інтенсивність світла 200, час освітлення – 14/10 годин (день/ніч), температура для вирощування 20–25оС. Повторення трьохкратне. Вивчили наступні показники концентрації атразину: 0, 0,1, 0,2, 0,4, 0,8 та 1,6 мг/л. Результати показали, що порівняно з варіантом без обробки визначений індекс токсичності біомаси та вміст хлорофілу були в основному однаковими, що показало очевидний інгібуючий вплив атразину на ріст проростків люцерни зі збільшенням концентрації застосування. При обробці 1,6 мг/л довжина надземної частини зменшилася на 26,3 %, довжина підземної – на 39,5 %, вміст хлорофілу – на 48,0 %. Суха маса рослинної тканини також продемонструвала значну тенденцію до зменшення. За максимальної концентрації обробки суха маса надземної та підземної частин зменшилась, відповідно, на 20,0 % та 14,3 %. Було відмічено поступове зменшення вмісту хлорофілу. За концентрації 1,6 мг/л цей показник в проростках люцерни знизився на 20,9 % порівняно з варіантом без атразину. Результати вимірювання МДА показали, що його вміст був найвищим при концентрації 0,8 мг/л, що в 2,5 рази перевищило варіант без обробки. За концентрації 1,6 мг/л було виявлено найменшу кількість діальдегіду, що у 4,32 перевищило показник у варіанті без обробки. Атразин викликав мембранне перекисне окислення ліпідів у проростках люцерни, що призвело до підвищення ліпідної проникності та токсичності у високих концентраціях.

Посилання

1. Arora, S., Mukherjee, I., & Trivedi, T. P. (2008). Determination of pesticide residue in soil, water and grain from IPM and non-IPM field trials of rice. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, 81, 373–376. doi: 10.1007/s00128-008-9493-7
2. Besplug, J., Filkowski, J., Burke, P., Kovalchuk, I., & Kovalchuk, O. (2004). Atrazine in-duces homologous recombination but not point mutation in the transgenic plant-based biomonitoring assay. Archives of Environmental Contamination and Toxicology, 46, 296–300. doi: 10.1007/s00244-003-3075-9
3. Cheng, M., Zeng, G., Huang, D., Lai, C., Xu, P., Zhang, C., & Zhu, Y. (2016). Degradation of atrazine by a novel Fentonlike process and assessment the influenceon the treated soil. Journal of Hazardous Materials, 312, 184–191. doi: 10.1016/j.jhazmat.2016.03.033
4. Chevrier, C., Limon, G., Monfort, C., Rouget, F., Garlantezec, R., Petit, C., Durand, G., & Cordier, S. (2011). Urinary biomarkers of prenatal atrazine exposure and adverse birth outcomes in the PELAGIE birth cohort. Environmental Health Perspectives, 119 (7), 1034–1041. doi: 10.1289/ehp.1002775
5. Correia, F. V., Macrae, A., Guilherme, L. R. G., & Langenbach, T. (2007). Atrazine sorption and fate in a Ultisol from humid tropical Brazil. Chemosphere, 67(5), 847–854. doi: 10.1016/j.chemosphere.2006.11.03
6. Fan, X. X., Chang, W., Feng, F. J., & Song, F. Q. (2018). Responses of photosynthesis-related parameters and chloroplast ultrastructure to atrazine in alfalfa (Medicago sativa L.) inoculated with arbuscular mycorrhizal fungi. Ecotoxicology and Environmental Safety, 166, 102–108. doi: 10.1016/j.ecoenv.2018.09.030
7. Gerhardt, K. E., Huang, X., Glick, B. R., & Greenberg, B. M., (2009). Phytoremediation and rhizoremediation of organic soil contaminants. Plant Science, 176, 20–30. doi: org/10.1016/j. plantsci. 2008. 09.14
8. Hess, D. (2000). Light-dependent herbicides: an overview. Weed Science, 48, 160–170. doi: 10.1614/0043-1745
9. Iriel, A., Novo, J. M., Cordon, G. B., & Lagorio, M. G. (2014). Atrazine and methyl viologen effects on chlorophyll-a fluorescence revis-ited– implications in photosystems emission and ecotoxicity assessment. Journal of Photochemistry and Photobiology, 90(1), 107–112. doi: 10.1111/php.121
10. Jablonowski, N. D., Schäffer, A., & Burauel, P. (2011). Still present after all these years: persistence plus potential toxicity raise questions about the use of atrazine. Environmental Science and Pollution Research, 18, 328–331. doi: 10.1007/s11356-010-0431-y
11. Kadian, N., Gupta, A., Satya, S., Mehta, R. K., & Malik, A. (2008). Biodegra-dation of herbicide (atrazine) in contaminated soil using various bioprocessed materials. Bioresource Technology, 99(11), 4642–4647. doi: 10.1016/j.biortech.2007.06.064
12. Karlsson, A. S., Weihermuller, L., Tappe, W., Mukherjee, S., & Spielvogel, S. (2016). Field scale boscalid residues and dissipation half-life estimation in a sandy soil. Chemosphere, 145, 163–173. doi: 10.1016/j.chemosphere. 2015.11.026
13. Kolpin, D. W., Thurman, E. M., & Linhart, S. M. (1998). The environmental occurrence of herbicides: the importance of degradates in ground water. Archives of Environmental Contamination and Toxicology, 35, 385–390. doi:org/10.1007/s002449900392
14. Kumar, A., & Singh, N. (2016). Atrazine and its metabolites degradation in mineral salts medium and soil using an enrichment culture. Environmental Monitoring and Assessment, 188(3), 1–12. doi:10.1007/s10661-016-5144-3
15. Kumar, V., Upadhyay, N., Singh, S., Singh, J., & Kaur, P. (2013). Thin-layer chromatography: comparative estimation of soil’s atrazine. Current World Environment, 8(3), 469–472. doi:10.12944/CWE.8.3.17
16. Lewis, S. E., Brodie, J. E., Bainbridge, Z. T., Rohde, K. W., Davis, A. M., Masters, B. L., & Schaffelke, B. (2009). Herbicides: a new threat to the Great Barrier. Environmental Pollution, 157(8). 2470–2484. doi: 10.1016/j.envpol.2009.03.006
17. Li, D. C., Velde, B., Li, F. M., Zhang, G. L., Zhao, M. S., & Huang, L. M. (2011). Impact of long–term alfalfa cropping on soil potassium content and clay minerals in a semi–arid loess soil in China. Pedosphere, 21(4), 522–531. doi: 10.1016/S1002-0160(11)60154-9
18. Li, X., Wu, T., Huang, H., & Zhang, S. (2012). Atrazine accumulation and toxic responses in maize Zea mays. Journal of Environmental Sciences, 24(002), 203–208. doi:0.1016/S1001-0742(11)60718-3
19. Liu, D. d., Liu, C., Wang, L., Zhao, J., & Ding, Y. C. (2017). Alleviation Effects of Degrading Bacteria on Atrazine Toxicity in Early Stage of Soybean Growth. Soybean Science, 36(6), 938–942. doi: 10.11861/j.issn.1000-9841.2017.06. 0938
20. Millie, D. F., & Hersh, C. M. (1987). Statistical characterizations of the atrazine-induced photosynthetic inhibition of Cyclotella meneghiniana (Bacilla riophyta). Aquatic Toxicology, 10(4), 239–249. doi:10.1016/0166-445X(87)90015-4
21. Mukherjee, P. K., Sondhia, S., Singh, P., & Sagar, R. L. (2019). Atrazine use to control weeds and its residue determination in fodder crops of maize and sorghum. Pesticide science and management, 2(51), 163–168. doi:10.5958/0974-8164.2019.000352
22. Niansheng, W., Jidong, G. U., & Shunshan, D. (2006). Eco-toxicity and biodegradation of atrazine in the environment. Pesticide science and management, 26(4), 552–560. doi:10.3321/j.issn:0253-2468.2006.04.003
23. Powell, E. R., Faldladdin, N., Rand, A.D., Pelzer, D., Schrunk, E.M., & Dhanwada, K.R. (2011). Atrazine exposure leads to altered growth of HepG2 cells. Toxicology in Vitro, 25(3), 644–651. doi:org/10.1016/j.tiv.2011.01.001
24. Qian, H., Tsuji, T., Endo, T., & Sato, F. (2014). PGR5 and NDH pathways in photosynthetic cyclic electron transfer respond differently to sublethal treatment with photosystem- interfering herbicides. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 62, 4083–4089. doi: org/10.1021/jjf500143f
25. Salas, M. E., Lozano, M. J., Lopez, J. L., Draghi, W. O., Serrania, J., Tejerizo, G. A. T., Albicoro, F. J., Nilsson, J. F., Pistorio, M., Del Papa, M.F., Parisi, G., Becker, A., & Lagares, A. (2017). Specificity traits consistent with legume-rhizobia coevolution displayed by Ensifer meliloti rhizosphere colonization. Environmental Microbiology, 19 (9), 3423–3438. doi:oi.org/10.1111/1462-2920.13820
26. Sass, J.B., & Colangelo, A. (2006). European Union bans atrazine, while the United States negotiates continued use. International Journal of Occupational and Environmental Health, 12 (3), 260–267. doi:org/10.1179/0ep.2006.12.3.260
27. Sui, Y., & Yang, H. (2013). Bioaccumulation and degradation of atrazine in several Chinese ryegrass genotypes. Environmental Science: Processes & Impacts, 15, 2338–2344. doi: 10.1039/c3em00375b
28. Sullivan, D. J., Vecchia, A.V., Lorenz, D.L., Gilliom, R.J., & Martin, J.D. (2009). Trends in pesticide concentrations in corn-belt streams. 1996-2006. USGS Scientific In-vestigations Report 2009–5132. 75p.
29. Wan, N. S., Gu, J. D., & Duan, S. S. (2006). Study on ecotoxicity and biodegradation of atrazine, Journal of Environmental Science, 26(4), 552–560. doi:10.3321/j.issn:0253-2468.2006.04.003
30. Wang, Q. H., Zhang, W., Li, C., Xiao, B., & Wu, J .Y. (2011). Toxic effect of atrazine residue in water on Lysimachia chinensis. Journal of Applied and Environmental Biology, 17(6), 814–818. doi:10.3724/SP.J.1145.2011.00814
31. Wang, Q. H., Zhang, W., Que, X. E., Wu, J. Y., Zhang, G. A., & Xiao, B. (2011). Effects of atrazine residue on biomass and physiological characteristics of shallot. Journal of Plant Ecology, 35(2), 9–15. doi:10.3724/SP.J.1258.2011.00223
32. Wang, Y. Z., Ji, M. S., Huang, G. H., Qi, Z. Q., & Gu, Z .M. (2002). Determination of safe critical concentration of atrazine in soil for several crops, Journal of Shenyang Agricultural University, 33(1), 50–56. doi: 10.3969/j.issn.1000-1700.2002.01.009
33. Xia, F., Li, C., Chen, C. S., & Wang, Q. H. (2020). Physiological response of Iris pseudacorus to atrazine stress. Asian Journal of Ecotoxicology, 15(5), 255–263. doi:10.7524/AJE. 1673-5897.20190705001
34. Xing, H., Wang, C., Wuc, H., Chend, D., Li, S., & Xu, S. (2015). Effects of atrazine and chlorpyrifos on DNA methylation in the brain and gonad of the common carp. Comp. Journal of Physiology and Biochemistry, 168, 11–19. doi: 10.1016/j.cbpc.2014.11.002
35. Xu, X. H., Xiao, M., Fan, H. Y., & Gao, S, X. (2008). The effect of atrazine on the growth of Microcystis aeruginosa and Scenedesmus quadricaudata. Journal of Ecology and Rural Environment, 24(1), 5–13.
36. Yang, M., Lin, Z. S., Yao, Z. W., & Ma, Y .A. (2006). Research progress of triazine herbicide atrazine. Pesticide science and management, 27(11), 7–18. doi: 10.3969/j.issn.1002-5480.2006.11.010
37. Yang, X. F., He, Y. H., Liu, B., Guo, H., Xue, L., Duan, Y. W., Hu, H., Gao, F., Zhou, L., & Zhang, J, J. (2023). Alfalfa’s response to atrazine stress and its secreted atrazine metabolites. Ecotoxicology and Environmental Safety, 241. 114–123. doi: 10.1016/j.ecoenv.2022.113780
38. Yin, X. L., Jiang, L., Song, N. H., & Yang, H. (2008). Toxic reactivity of wheat (Triticum aestivum) plants to herbicide isoproturon. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 56, 4825–4831. doi:10.1021/jf800795v
39. Zhang, J. J., Cao, W. X., Xi, P. X., Li, L., Qiao, S. T., Luo, H. W., Zhang, J. Y., Liu, X. Y., & Du, N. S. (2021). S–glycosylation of fluensulfone in tomatoes: an important way of fluensulfone metabolism. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 69 (44), 12974–12984. doi;org/10.1021/acs.jafc.1c04725
40. Zhang, J. J., Gao, S., Xu, J. Y., Lu, Y. C., Lu, F. F., Ma, L.Y., Su, X. N., & Yang, H. (2017). Degrading and phytoextracting atrazine residues in rice (Oryza sativa) and growth media intensified by a phase II mechanism modulator. Environmental Science & Technology, 51, 11258–11268. doi: 10.1021/acs.est.b02346
41. Zhang, J. J., Lu, Y. C., & Yang, H. (2014). Chemical modification and degradation of atrazine in Medicago sativa through multiple pathways Journal of Agricultural and Food Chemistry, 62, 9657–9668. doi: 10.1021/jf503221c
42. Zhang, J. J., Lu, Y. C., Zhang, S.H., Lu, F. F., & Yang, H. (2016). Identification of transcriptome involved in atrazine detoxification and degradation in alfalfa (Medicago sativa) exposed to realistic environmental contamination. Ecotoxicology and Environmental Safety, 130. 103–112. doi: 10.1016/j.ecoenv.2016.04.009
43. Zhang, J. J., Yi, C. L. , Jin, J. Z. , Li, R. T. , & Hong, Y. (2014). Accumulation and toxicological response of atrazine in rice crops. Ecotoxicology and Environmental Safety, 102, 105–112. doi: 10.1016/j.ecoenv.2013.12.034
44. Zhang, J. J., Zhou, Z. S., Song, J. B., Liu, Z. P., & Yang, H. (2012). Molecular dissection of atrazine-responsive transcriptome and gene networks in rice by high-throughput sequencing. Journal of Hazardous Materials, 219–220, 57–68. doi: 10.1016/j.jhazmat.2012.03.041
45. Zhang, K. Y., Zu, Y. Q., Chen, J. J., & Yang, J. (2014). Effects of atrazine sress on the growth of pennisetum hydridum. Agricultural Science & Technology, 12(21), 1653–1656. doi: 10.11654/jaes.2014.12.013
46. Zhao, S. Z. , Shao, J. W., & Zhi, M. Y. (2008). Biological detection and analysis of mercury toxicity to alfalfa (medicago sativa) plants. Chemosphere, 70(8), 1500–1509. doi: 10.1016/j.chemosphere. 2007.08.028.
47. Zhao, X., Wang, L., Ma, F., Bai, S., Yang, J., & Qi, S. (2017). Pseudomonas sp., ZXY-1 a newly isolated and highly efficient atrazine-degrading bacterium and optimization of biodegradation using response surface methodology. Journal of Environmental Sciences, 54. 152–159. doi: 10.1016/j.Jes.2016.06.010
Опубліковано
2023-12-27
Як цитувати
Чжу, І., & Рожкова, Т. О. (2023). ДОСЛІДЖЕННЯ ТОКСИКОЛОГІЧНОГО ВПЛИВУ ГЕРБІЦИДУ АТРАЗИНУ НА ПРОРОСТКИ ЛЮЦЕРНИ. Вісник Сумського національного аграрного університету. Серія: Агрономія і біологія, 53(3), 3-8. https://doi.org/10.32782/agrobio.2023.3.1