Việc tăng sản lượng lương thực là cần thiết để đáp ứng nhu cầu của dân số thế giới. Về mặt này, thuốc trừ sâu là một phần không thể thiếu trong các hoạt động nông nghiệp hiện đại nhằm tăng năng suất cây trồng. Việc sử dụng rộng rãi thuốc trừ sâu tổng hợp trong nông nghiệp đã được chứng minh là gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng và các vấn đề sức khỏe con người. Thuốc trừ sâu có thể tích tụ sinh học trên màng tế bào của con người và làm suy yếu các chức năng của con người thông qua tiếp xúc trực tiếp hoặc tiêu thụ thực phẩm bị ô nhiễm, đây là một nguyên nhân quan trọng gây ra các vấn đề sức khỏe.
Các thông số di truyền tế bào được sử dụng trong nghiên cứu này cho thấy một mô hình nhất quán chỉ ra rằng omethoate gây ra các tác động gây độc gen và gây độc tế bào lên mô phân sinh hành tây. Mặc dù không có bằng chứng rõ ràng về tác động gây độc gen của omethoate lên hành tây trong các tài liệu hiện có, một số lượng lớn các nghiên cứu đã điều tra các tác động gây độc gen của omethoate lên các sinh vật thử nghiệm khác. Dolara và cộng sự đã chứng minh rằng omethoate gây ra sự gia tăng phụ thuộc vào liều lượng về số lượng trao đổi nhiễm sắc thể chị em trong tế bào lympho người trong ống nghiệm. Tương tự như vậy, Arteaga-Gómez và cộng sự đã chứng minh rằng omethoate làm giảm khả năng sống của tế bào trong tế bào sừng HaCaT và tế bào phế quản người NL-20, và tổn thương gây độc gen đã được đánh giá bằng xét nghiệm sao chổi. Tương tự như vậy, Wang và cộng sự đã quan sát thấy chiều dài telomere tăng lên và tăng khả năng mắc ung thư ở những công nhân tiếp xúc với omethoate. Hơn nữa, để hỗ trợ cho nghiên cứu hiện tại, Ekong và cộng sự đã chứng minh rằng omethoate (chất tương tự oxy của omethoate) gây ra sự giảm MI ở A. cepa và gây ra sự ly giải tế bào, giữ lại nhiễm sắc thể, phân mảnh nhiễm sắc thể, kéo dài nhân, xói mòn nhân, trưởng thành nhiễm sắc thể sớm, tập trung kỳ giữa, ngưng tụ nhân, dính ở kỳ sau và bất thường của cầu nối kỳ giữa và kỳ giữa. Sự giảm giá trị MI sau khi điều trị bằng omethoate có thể là do sự chậm lại trong quá trình phân chia tế bào hoặc tế bào không hoàn thành chu kỳ nguyên phân. Ngược lại, sự gia tăng các bất thường về MN và nhiễm sắc thể và phân mảnh DNA cho thấy sự giảm giá trị MI có liên quan trực tiếp đến tổn thương DNA. Trong số các bất thường về nhiễm sắc thể được phát hiện trong nghiên cứu hiện tại, nhiễm sắc thể dính là phổ biến nhất. Bất thường đặc biệt này, có độc tính cao và không thể đảo ngược, là do sự kết dính vật lý của các protein nhiễm sắc thể hoặc sự gián đoạn quá trình chuyển hóa axit nucleic trong tế bào. Ngoài ra, nó có thể do sự hòa tan của các protein bao bọc DNA nhiễm sắc thể, cuối cùng có thể dẫn đến chết tế bào42. Nhiễm sắc thể tự do gợi ý khả năng lệch bội43. Ngoài ra, cầu nối nhiễm sắc thể được hình thành do sự đứt gãy và hợp nhất của nhiễm sắc thể và chromatid. Sự hình thành các mảnh vỡ trực tiếp dẫn đến sự hình thành MN, phù hợp với kết quả xét nghiệm sao chổi trong nghiên cứu hiện tại. Sự phân bố không đồng đều của chromatin là do sự thất bại của quá trình tách chromatid ở giai đoạn cuối của nguyên phân, dẫn đến sự hình thành nhiễm sắc thể tự do44. Cơ chế chính xác của độc tính di truyền của omethoate vẫn chưa rõ ràng; tuy nhiên, là một loại thuốc trừ sâu organophosphorus, nó có thể tương tác với các thành phần tế bào như nucleobase hoặc gây tổn thương DNA bằng cách tạo ra các gốc oxy phản ứng (ROS)45. Do đó, thuốc trừ sâu organophosphorus có thể gây ra sự tích tụ các gốc tự do có khả năng phản ứng cao bao gồm O2−, H2O2 và OH−, có thể phản ứng với các base DNA trong sinh vật, do đó gây tổn thương DNA trực tiếp hoặc gián tiếp. Các ROS này cũng đã được chứng minh là gây tổn thương các enzyme và cấu trúc liên quan đến quá trình sao chép và sửa chữa DNA. Ngược lại, người ta cho rằng thuốc trừ sâu organophospho trải qua một quá trình chuyển hóa phức tạp sau khi con người ăn phải, tương tác với nhiều enzyme. Họ đề xuất rằng sự tương tác này dẫn đến sự tham gia của nhiều enzyme và các gen mã hóa các enzyme này vào tác động gây độc gen của omethoate40. Ding và cộng sự46 đã báo cáo rằng những công nhân tiếp xúc với omethoate có chiều dài telomere tăng lên, điều này có liên quan đến hoạt động của telomerase và đa hình di truyền. Tuy nhiên, mặc dù mối liên hệ giữa các enzyme sửa chữa DNA omethoate và đa hình di truyền đã được làm sáng tỏ ở người, nhưng câu hỏi này vẫn chưa được giải đáp ở thực vật.
Cơ chế phòng vệ tế bào chống lại các loài oxy phản ứng (ROS) được tăng cường không chỉ bởi các quá trình chống oxy hóa bằng enzym mà còn bởi các quá trình chống oxy hóa không phải enzym, trong đó proline tự do là một chất chống oxy hóa không phải enzym quan trọng trong thực vật. Nồng độ proline cao hơn tới 100 lần so với giá trị bình thường đã được quan sát thấy ở những cây bị căng thẳng56. Kết quả của nghiên cứu này phù hợp với kết quả33 báo cáo rằng nồng độ proline tăng cao ở cây giống lúa mì được xử lý bằng omethoate. Tương tự, Srivastava và Singh57 cũng quan sát thấy rằng thuốc trừ sâu organophosphate malathion làm tăng nồng độ proline trong hành tây (A. cepa) và cũng làm tăng hoạt động của superoxide dismutase (SOD) và catalase (CAT), làm giảm tính toàn vẹn của màng và gây tổn thương DNA. Proline là một axit amin không thiết yếu tham gia vào nhiều cơ chế sinh lý bao gồm hình thành cấu trúc protein, xác định chức năng protein, duy trì cân bằng oxy hóa khử tế bào, loại bỏ oxy đơn và gốc hydroxyl, duy trì cân bằng thẩm thấu và truyền tín hiệu tế bào57. Ngoài ra, proline còn bảo vệ các enzyme chống oxy hóa, do đó duy trì tính toàn vẹn cấu trúc của màng tế bào58. Sự gia tăng nồng độ proline trong hành tây sau khi tiếp xúc với omethoate cho thấy cơ thể sử dụng proline như superoxide dismutase (SOD) và catalase (CAT) để bảo vệ chống lại độc tính do thuốc trừ sâu gây ra. Tuy nhiên, tương tự như hệ thống enzyme chống oxy hóa, proline đã được chứng minh là không đủ để bảo vệ tế bào chóp rễ hành tây khỏi tác hại của thuốc trừ sâu.
Một bài tổng quan tài liệu cho thấy không có nghiên cứu nào về tổn thương giải phẫu của rễ cây do thuốc trừ sâu omethoate gây ra. Tuy nhiên, kết quả của các nghiên cứu trước đây về các loại thuốc trừ sâu khác phù hợp với kết quả của nghiên cứu này. Çavuşoğlu và cộng sự67 đã báo cáo rằng thuốc trừ sâu thiamethoxam phổ rộng gây ra tổn thương giải phẫu ở rễ hành như hoại tử tế bào, mô mạch không rõ ràng, biến dạng tế bào, lớp biểu bì không rõ ràng và hình dạng bất thường của nhân mô phân sinh. Tütüncü và cộng sự68 chỉ ra rằng ba liều lượng thuốc trừ sâu methiocarb khác nhau gây hoại tử, tổn thương tế bào biểu bì và làm dày thành tế bào vỏ ở rễ hành. Trong một nghiên cứu khác, Kalefetoglu Makar36 phát hiện ra rằng việc sử dụng thuốc trừ sâu avermectin ở liều lượng 0,025 ml/L, 0,050 ml/L và 0,100 ml/L gây ra mô dẫn điện không xác định, biến dạng tế bào biểu bì và tổn thương nhân dẹt ở rễ hành. Rễ là điểm xâm nhập của các hóa chất độc hại vào cây và cũng là vị trí chính dễ bị ảnh hưởng bởi các tác động độc hại nhất. Theo kết quả MDA của nghiên cứu của chúng tôi, stress oxy hóa có thể dẫn đến tổn thương màng tế bào. Mặt khác, điều quan trọng là phải nhận ra rằng hệ thống rễ cũng là cơ chế phòng vệ ban đầu chống lại các mối nguy hiểm như vậy69. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng tổn thương quan sát được đối với các tế bào mô phân sinh rễ có thể là do cơ chế phòng vệ của các tế bào này ngăn chặn sự hấp thụ thuốc trừ sâu. Sự gia tăng các tế bào biểu bì và vỏ rễ được quan sát thấy trong nghiên cứu này có thể là kết quả của việc cây giảm hấp thụ hóa chất. Sự gia tăng này có thể dẫn đến sự nén ép và biến dạng vật lý của các tế bào và nhân. Ngoài ra,70 người ta cho rằng thực vật có thể tích tụ một số hóa chất nhất định để hạn chế sự xâm nhập của thuốc trừ sâu vào tế bào. Hiện tượng này có thể được giải thích là sự thay đổi thích nghi trong các tế bào mô vỏ và mạch máu, trong đó các tế bào làm dày thành tế bào bằng các chất như cellulose và suberin để ngăn omethoate xâm nhập vào rễ.71 Hơn nữa, tổn thương nhân dẹt có thể là kết quả của sự nén vật lý của tế bào hoặc căng thẳng oxy hóa ảnh hưởng đến màng nhân, hoặc có thể là do tổn thương vật liệu di truyền do sử dụng omethoate.
Omethoate là một loại thuốc trừ sâu có hiệu quả cao được sử dụng rộng rãi, đặc biệt là ở các nước đang phát triển. Tuy nhiên, giống như nhiều loại thuốc trừ sâu organophosphate khác, vẫn còn nhiều lo ngại về tác động của nó đối với môi trường và sức khỏe con người. Nghiên cứu này nhằm mục đích lấp đầy khoảng trống thông tin này bằng cách đánh giá toàn diện các tác động có hại của thuốc trừ sâu omethoate lên một loài thực vật thường được thử nghiệm, A. cepa. Ở A. cepa, phơi nhiễm omethoate dẫn đến chậm phát triển, tác động độc tính di truyền, mất tính toàn vẹn của DNA, stress oxy hóa và tổn thương tế bào ở mô phân sinh rễ. Kết quả nghiên cứu này nêu bật những tác động tiêu cực của thuốc trừ sâu omethoate lên các sinh vật không phải mục tiêu. Kết quả nghiên cứu này chỉ ra rằng cần phải thận trọng hơn khi sử dụng thuốc trừ sâu omethoate, liều lượng chính xác hơn, nâng cao nhận thức của nông dân và các quy định chặt chẽ hơn. Hơn nữa, những kết quả này sẽ cung cấp một điểm khởi đầu có giá trị cho nghiên cứu điều tra tác động của thuốc trừ sâu omethoate lên các loài không phải mục tiêu.
Các nghiên cứu thực nghiệm và nghiên cứu thực địa về thực vật và các bộ phận của chúng (củ hành tây), bao gồm cả việc thu thập vật liệu thực vật, đã được thực hiện theo các tiêu chuẩn và quy định có liên quan của tổ chức, quốc gia và quốc tế.
Thời gian đăng: 04-06-2025