Tăng cường sản xuất lương thực là cần thiết để đáp ứng nhu cầu của dân số thế giới. Về vấn đề này, thuốc trừ sâu là một phần không thể thiếu trong các phương pháp canh tác hiện đại nhằm mục đích 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 về sức khỏe con người. Thuốc trừ sâu có thể tích lũy sinh học trên màng tế bào người và làm suy giảm 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 tác động độc hại về gen và độc hại tế bào đối với mô phân sinh của hành tây. Mặc dù không có bằng chứng rõ ràng về tác động độc hại về gen của omethoate đối với hành tây trong các tài liệu hiện có, nhưng một số lượng lớn các nghiên cứu đã điều tra tác động độc hại về gen của omethoate trên các sinh vật thử nghiệm khác. Dolara et al. đã chứng minh rằng omethoate gây ra sự gia tăng phụ thuộc liều lượng về số lượng trao đổi nhiễm sắc thể chị em trong tế bào lympho người trong ống nghiệm. Tương tự, Arteaga-Gómez et al. đã chứng minh rằng omethoate làm giảm khả năng sống sót của tế bào trong tế bào sừng HaCaT và tế bào phế quản người NL-20, và tổn thương độc hại về gen được đánh giá bằng xét nghiệm comet. Tương tự, Wang et al. đã quan sát thấy chiều dài telomere tăng lên và khả năng mắc ung thư tăng lên ở những người lao động tiếp xúc với omethoate. Hơn nữa, để hỗ trợ cho nghiên cứu hiện tại, Ekong et al. Nghiên cứu đã chứng minh rằng omethoate (chất tương tự oxy của omethoate) gây ra sự giảm MI ở A. cepa và gây ra hiện tượng 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 ở kỳ giữa, ngưng tụ nhân, dính ở kỳ sau và bất thường của cầu nối c-kỳ giữa và kỳ sau. Sự giảm giá trị MI sau khi điều trị bằng omethoate có thể là do sự chậm lại của quá trình phân chia tế bào hoặc do tế bào không hoàn thành chu kỳ nguyên phân. Ngược lại, sự gia tăng MN và các bất thường nhiễm sắc thể cũng như sự phân mảnh DNA cho thấy sự giảm giá trị MI có liên quan trực tiếp đến tổn thương DNA. Trong số các bất thường nhiễm sắc thể được phát hiện trong nghiên cứu này, 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 cũng 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 cho thấy khả năng lệch bội nhiễm sắc thể43. 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, điều này phù hợp với kết quả xét nghiệm comet trong nghiên cứu hiện tại. Sự phân bố không đồng đều của chromatin là do sự thất bại trong việc tách chromatid ở giai đoạn cuối của nguyên phân, dẫn đến sự hình thành các nhiễm sắc thể tự do44. Cơ chế chính xác của độc tính gen của omethoate vẫn chưa rõ ràng; tuy nhiên, là một loại thuốc trừ sâu hữu cơ photpho, nó có thể tương tác với các thành phần tế bào như nucleobase hoặc gây tổn thương DNA bằng cách tạo ra các loại oxy phản ứng (ROS)45. Do đó, thuốc trừ sâu hữu cơ photpho có thể gây ra sự tích tụ các gốc tự do có tính phản ứng cao bao gồm O2−, H2O2 và OH−, có thể phản ứng với các base DNA trong cơ thể, 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 hữu cơ photpho 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 trong các tác động gây độc gen của omethoate40. Ding et al.46 báo cáo rằng những người lao động tiếp xúc với omethoate có chiều dài telomere tăng lên, điều này có liên quan đến hoạt động của telomerase và đa hình gen. Tuy nhiên, mặc dù mối liên hệ giữa các enzyme sửa chữa DNA của omethoate và đa hình gen đã được làm rõ ở người, nhưng câu hỏi này vẫn chưa được giải quyết đối với thực vật.
Các cơ chế bảo vệ tế bào chống lại các loại oxy phản ứng (ROS) được tăng cường không chỉ bởi các quá trình chống oxy hóa enzym mà còn bởi các quá trình chống oxy hóa không enzym, trong đó proline tự do là một chất chống oxy hóa không enzym quan trọng ở thực vật. Mức proline cao gấp 100 lần so với giá trị bình thường đã được quan sát thấy ở thực vật bị căng thẳng56. Kết quả của nghiên cứu này phù hợp với kết quả33 đã báo cáo mức proline tăng cao ở cây mầm lúa mì được xử lý bằng omethoate. Tương tự, Srivastava và Singh57 cũng quan sát thấy rằng thuốc trừ sâu organophosphate malathion làm tăng mức proline trong hành tây (A. cepa) và cũng làm tăng hoạt động của superoxide dismutase (SOD) và catalase (CAT), làm giảm tính toàn vẹn 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 của tế bào, loại bỏ oxy đơn bội và gốc hydroxyl, duy trì cân bằng thẩm thấu và truyền tín hiệu tế bào57. Ngoài ra, proline bảo vệ các enzyme chống oxy hóa, nhờ 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 được chứng minh là không đủ để bảo vệ các tế bào đầu rễ hành tây khỏi tác hại của thuốc trừ sâu.
Một đánh giá tài liệu cho thấy không có nghiên cứu nào về tổn thương giải phẫu 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 et al.67 báo cáo rằng thuốc trừ sâu thiamethoxam phổ rộng gây ra tổn thương giải phẫu ở rễ hành tây 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 et al.68 chỉ ra rằng ba liều lượng khác nhau của thuốc trừ sâu methiocarb gây ra hoại tử, tổn thương tế bào biểu bì và dày thành tế bào vỏ ở rễ hành tây. 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 không rõ ràng, biến dạng tế bào biểu bì và tổn thương nhân dẹt ở rễ hành tây. Rễ là điểm xâm nhập của các hóa chất độc hại vào cây và cũng là vị trí dễ bị ảnh hưởng độc hại nhất. Theo kết quả MDA của nghiên cứu này, stress oxy hóa có thể dẫn đến tổn thương màng tế bào. Mặt khác, điều quan trọng cần nhận ra là hệ rễ cũng là cơ chế phòng vệ ban đầu chống lại các mối nguy hiểm đó69. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng tổn thương quan sát được ở 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 tế bào và nhân. Ngoài ra,70 người ta cũng cho rằng cây có thể tích lũy 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 một sự thay đổi thích nghi trong các tế bào mô vỏ và mạch máu, trong đó các tế bào làm dày thành tế bào của chúng 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 các tế bào hoặc stress oxy hóa ảnh hưởng đến màng nhân, hoặc có thể là do tổn thương vật chất di truyền gây ra bởi việc sử dụng omethoate.
Omethoate là một loại thuốc trừ sâu hiệu quả cao được sử dụng rộng rãi, đặc biệt là ở các nước đang phát triển. Tuy nhiên, cũng như nhiều loại thuốc trừ sâu hữu cơ photphat khác, vẫn còn những 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 hại của thuốc trừ sâu omethoate đối với một loại cây trồng thường được thử nghiệm, A. cepa. Ở A. cepa, việc tiếp xúc với omethoate dẫn đến chậm phát triển, tác động gây độc gen, mất tính toàn vẹn của DNA, stress oxy hóa và tổn thương tế bào ở mô phân sinh rễ. Kết quả đã làm nổi bật những tác động tiêu cực của thuốc trừ sâu omethoate đối với các sinh vật không phải mục tiêu. Kết quả của nghiên cứu này chỉ ra sự cần thiết phải thận trọng hơn trong việc sử dụng thuốc trừ sâu omethoate, liều lượng chính xác hơn, nâng cao nhận thức của nông dân và các quy định nghiêm ngặt hơn. Hơn nữa, những kết quả này sẽ cung cấp một điểm khởi đầu quý giá cho nghiên cứu điều tra tác động của thuốc trừ sâu omethoate đối với 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 việc thu thập vật liệu thực vật, được tiến hành theo các chuẩn mực và quy định có liên quan của tổ chức, quốc gia và quốc tế.
Thời gian đăng bài: 04/06/2025