कांद्यामधील कीटकनाशक ओमेथोएटचे विषारी मूल्यांकन.

जगाच्या लोकसंख्येच्या गरजा पूर्ण करण्यासाठी अन्न उत्पादन वाढवणे आवश्यक आहे. या संदर्भात, कीटकनाशके ही पीक उत्पादन वाढवण्याच्या उद्देशाने आधुनिक कृषी पद्धतींचा अविभाज्य भाग आहेत. शेतीमध्ये कृत्रिम कीटकनाशकांचा व्यापक वापर गंभीर पर्यावरणीय प्रदूषण आणि मानवी आरोग्य समस्या निर्माण करत असल्याचे दिसून आले आहे. कीटकनाशके मानवी पेशी पडद्यावर जैव संचयित होऊ शकतात आणि दूषित अन्नाच्या थेट संपर्कामुळे किंवा सेवनामुळे मानवी कार्ये बिघडू शकतात, जे आरोग्य समस्यांचे एक महत्त्वाचे कारण आहे.
या अभ्यासात वापरल्या गेलेल्या सायटोजेनेटिक पॅरामीटर्सवरून एक सुसंगत नमुना दिसून आला जो दर्शवितो की ओमेथोएट कांद्याच्या मेरिस्टेम्सवर जीनोटॉक्सिक आणि सायटोटॉक्सिक प्रभाव पाडतो. जरी विद्यमान साहित्यात कांद्यावर ओमेथोएटच्या जीनोटॉक्सिक प्रभावांचे कोणतेही स्पष्ट पुरावे नसले तरी, मोठ्या संख्येने अभ्यासांनी इतर चाचणी जीवांवर ओमेथोएटच्या जीनोटॉक्सिक प्रभावांची तपासणी केली आहे. डोलारा आणि इतरांनी असे दाखवून दिले की ओमेथोएटने मानवी लिम्फोसाइट्स इन विट्रोमध्ये सिस्टर क्रोमॅटिड एक्सचेंजच्या संख्येत डोस-आश्रित वाढ केली. त्याचप्रमाणे, आर्टेगा-गोमेझ आणि इतरांनी असे दाखवून दिले की ओमेथोएटने HaCaT केराटिनोसाइट्स आणि NL-20 मानवी ब्रोन्कियल पेशींमध्ये पेशींची व्यवहार्यता कमी केली आणि धूमकेतू परख वापरून जीनोटॉक्सिक नुकसानाचे मूल्यांकन केले गेले. त्याचप्रमाणे, वांग आणि इतरांनी ओमेथोएट-एक्सपोज झालेल्या कामगारांमध्ये वाढलेली टेलोमेर लांबी आणि वाढलेली कर्करोग संवेदनशीलता पाहिली. शिवाय, सध्याच्या अभ्यासाच्या समर्थनार्थ, एकॉन्ग आणि इतरांनी. ओमेथोएट (ओमेथोएटचा ऑक्सिजन अॅनालॉग) मुळे ए. सीपीएमध्ये एमआयमध्ये घट झाली आणि पेशींचे लिसिस, क्रोमोसोम रिटेंशन, क्रोमोसोम फ्रॅगमेंटेशन, न्यूक्लियर एलॉन्गेशन, न्यूक्लियर इरोशन, अकाली क्रोमोसोम मॅच्युरेशन, मेटाफेस क्लस्टरिंग, न्यूक्लियर कंडेन्सेशन, अॅनाफेस स्टिकिनेस आणि सी-मेटाफेस आणि अॅनाफेस ब्रिजच्या असामान्यता निर्माण झाल्या. ओमेथोएट उपचारानंतर एमआय मूल्यांमध्ये घट ही पेशी विभाजनातील मंदी किंवा पेशींना मायटोटिक सायकल पूर्ण करण्यात अपयश आल्याने होऊ शकते. याउलट, एमएन आणि क्रोमोसोमल असामान्यता आणि डीएनए फ्रॅगमेंटेशनमध्ये वाढ झाल्याने असे दिसून आले की एमआय मूल्यांमध्ये घट थेट डीएनए नुकसानाशी संबंधित होती. सध्याच्या अभ्यासात आढळलेल्या क्रोमोसोमल असामान्यतांपैकी, चिकट गुणसूत्र सर्वात सामान्य होते. ही विशिष्ट असामान्यता, जी अत्यंत विषारी आणि अपरिवर्तनीय आहे, क्रोमोसोमल प्रथिनांच्या भौतिक आसंजनामुळे किंवा पेशीमध्ये न्यूक्लिक अॅसिड चयापचयातील व्यत्ययामुळे होते. पर्यायी, हे क्रोमोसोमल डीएनए एन्कॅप्स्युलेट करणाऱ्या प्रथिनांच्या विघटनामुळे होऊ शकते, ज्यामुळे शेवटी पेशींचा मृत्यू होऊ शकतो42. मुक्त गुणसूत्र एन्युप्लॉयडी43 ची शक्यता सूचित करतात. याव्यतिरिक्त, गुणसूत्र आणि क्रोमेटिड्सच्या तुटण्याने आणि संलयनामुळे गुणसूत्र पूल तयार होतात. तुकड्यांच्या निर्मितीमुळे थेट MN तयार होते, जे सध्याच्या अभ्यासात धूमकेतू परखाच्या निकालांशी सुसंगत आहे. क्रोमेटिनचे असमान वितरण उशीरा मायटोटिक टप्प्यात क्रोमेटिड पृथक्करण अयशस्वी झाल्यामुळे होते, ज्यामुळे मुक्त गुणसूत्रांची निर्मिती होते44. ओमेथोएट जीनोटॉक्सिसिटीची अचूक यंत्रणा स्पष्ट नाही; तथापि, ऑर्गेनोफॉस्फरस कीटकनाशक म्हणून, ते न्यूक्लियोबेस सारख्या सेल्युलर घटकांशी संवाद साधू शकते किंवा प्रतिक्रियाशील ऑक्सिजन प्रजाती (ROS)45 निर्माण करून DNA नुकसान करू शकते. अशाप्रकारे, ऑर्गेनोफॉस्फरस कीटकनाशके O2−, H2O2 आणि OH− सारख्या अत्यंत प्रतिक्रियाशील मुक्त रॅडिकल्सच्या संचयास कारणीभूत ठरू शकतात, जे जीवांमध्ये DNA बेससह प्रतिक्रिया देऊ शकतात, ज्यामुळे थेट किंवा अप्रत्यक्षपणे DNA नुकसान होऊ शकते. हे ROS DNA प्रतिकृती आणि दुरुस्तीमध्ये सामील असलेल्या एंजाइम आणि संरचनांना नुकसान करतात हे देखील दर्शविले गेले आहे. याउलट, असे सुचवण्यात आले आहे की ऑर्गेनोफॉस्फरस कीटकनाशके मानवांनी सेवन केल्यानंतर एक जटिल चयापचय प्रक्रिया करतात, अनेक एंजाइमशी संवाद साधतात. ते असा प्रस्ताव मांडतात की या परस्परसंवादामुळे विविध एन्झाईम्स आणि या एन्झाईम्सना एन्कोड करणाऱ्या जीन्सचा ओमेथोएटच्या जीनोटॉक्सिक प्रभावांमध्ये सहभाग होतो. डिंग एट अल.46 ने नोंदवले की ओमेथोएट-एक्सपोज झालेल्या कामगारांमध्ये टेलोमेरेसची लांबी वाढली होती, जी टेलोमेरेज क्रियाकलाप आणि अनुवांशिक बहुरूपतेशी संबंधित होती. तथापि, जरी मानवांमध्ये ओमेथोएट डीएनए दुरुस्ती एन्झाईम्स आणि अनुवांशिक बहुरूपता यांच्यातील संबंध स्पष्ट झाला असला तरी, वनस्पतींसाठी हा प्रश्न अद्यापही अनुत्तरित आहे.
रिऍक्टिव्ह ऑक्सिजन स्पीसीज (ROS) विरुद्ध सेल्युलर डिफेन्स मेकॅनिझम केवळ एन्झाइमॅटिक अँटीऑक्सिडंट प्रक्रियांद्वारेच नव्हे तर नॉन-एनझाइमॅटिक अँटीऑक्सिडंट प्रक्रियांद्वारे देखील वाढवल्या जातात, ज्यापैकी फ्री प्रोलाइन हे वनस्पतींमध्ये एक महत्त्वाचे नॉन-एनझाइमॅटिक अँटीऑक्सिडंट आहे. ताणलेल्या वनस्पतींमध्ये प्रोलाइनची पातळी सामान्य मूल्यांपेक्षा १०० पट जास्त आढळून आली56. या अभ्यासाचे निकाल ओमेथोएट-प्रक्रिया केलेल्या गव्हाच्या रोपांमध्ये प्रोलाइनची पातळी वाढवलेल्या निकालांशी सुसंगत आहेत33. त्याचप्रमाणे, श्रीवास्तव आणि सिंग57 यांनी असेही निरीक्षण केले की ऑर्गनोफॉस्फेट कीटकनाशक मॅलेथिऑनने कांद्यामध्ये प्रोलाइनची पातळी वाढवली (A. cepa) आणि सुपरऑक्साइड डिसम्युटेज (SOD) आणि कॅटालेस (CAT) क्रियाकलाप देखील वाढवले, ज्यामुळे पडद्याची अखंडता कमी झाली आणि DNA नुकसान झाले. प्रोलाइन हे एक अनावश्यक अमीनो आम्ल आहे जे प्रथिने संरचना निर्मिती, प्रथिने कार्य निर्धारण, सेल्युलर रेडॉक्स होमिओस्टॅसिसची देखभाल, सिंगलेट ऑक्सिजन आणि हायड्रॉक्सिल रॅडिकल स्कॅव्हेंजिंग, ऑस्मोटिक बॅलन्स मेंटेनन्स आणि सेल सिग्नलिंगसह विविध शारीरिक यंत्रणांमध्ये सामील आहे57. याव्यतिरिक्त, प्रोलाइन अँटीऑक्सिडंट एन्झाईम्सचे संरक्षण करते, ज्यामुळे पेशी पडद्याची संरचनात्मक अखंडता राखली जाते58. ओमेथोएटच्या संपर्कानंतर कांद्यामध्ये प्रोलाइनच्या पातळीत वाढ झाल्याचे सूचित करते की शरीर कीटकनाशकांमुळे होणाऱ्या विषारीपणापासून संरक्षण करण्यासाठी सुपरऑक्साइड डिस्म्युटेज (SOD) आणि कॅटालेस (CAT) म्हणून प्रोलाइनचा वापर करते. तथापि, एंजाइमॅटिक अँटीऑक्सिडंट प्रणालीप्रमाणेच, प्रोलाइन कांद्याच्या मुळांच्या टोकाच्या पेशींना कीटकनाशकांच्या नुकसानापासून संरक्षण करण्यासाठी अपुरे असल्याचे दिसून आले आहे.
एका साहित्यिक पुनरावलोकनात असे दिसून आले आहे की ओमेथोएट कीटकनाशकांमुळे वनस्पतींच्या मुळांना होणाऱ्या शारीरिक नुकसानाबद्दल कोणतेही अभ्यास नाहीत. तथापि, इतर कीटकनाशकांवरील मागील अभ्यासांचे निकाल या अभ्यासाच्या निकालांशी सुसंगत आहेत. कावुसोग्लू एट अल.67 ने अहवाल दिला की ब्रॉड-स्पेक्ट्रम थायामेथोक्सम कीटकनाशकांमुळे कांद्याच्या मुळांमध्ये पेशी नेक्रोसिस, अस्पष्ट रक्तवहिन्यासंबंधी ऊती, पेशी विकृती, अस्पष्ट एपिडर्मल लेयर आणि मेरिस्टेम न्यूक्लीचा असामान्य आकार यासारखे शारीरिक नुकसान झाले. तुटुन्कु एट अल.68 ने सूचित केले की मेथियोकार्ब कीटकनाशकांच्या तीन वेगवेगळ्या डोसमुळे कांद्याच्या मुळांमध्ये नेक्रोसिस, एपिडर्मल पेशींचे नुकसान आणि कॉर्टिकल पेशी भिंत जाड होणे होते. दुसऱ्या एका अभ्यासात, कॅलेफेटोग्लू मकर36 ला आढळले की 0.025 मिली/लीटर, 0.050 मिली/लीटर आणि 0.100 मिली/लीटरच्या डोसमध्ये एव्हरमेक्टिन कीटकनाशकांचा वापर केल्याने कांद्याच्या मुळांमध्ये अपरिभाषित प्रवाहकीय ऊती, एपिडर्मल पेशींचे विकृती आणि चपटे न्यूक्लियर नुकसान झाले. मुळ हे हानिकारक रसायनांसाठी वनस्पतीमध्ये प्रवेश करण्याचे ठिकाण आहे आणि विषारी प्रभावांना सर्वाधिक संवेदनशील असलेले मुख्य ठिकाण देखील आहे. आमच्या अभ्यासाच्या MDA निकालांनुसार, ऑक्सिडेटिव्ह ताणामुळे पेशींच्या पडद्याचे नुकसान होऊ शकते. दुसरीकडे, हे ओळखणे महत्त्वाचे आहे की मूळ प्रणाली देखील अशा धोक्यांपासून सुरुवातीची संरक्षण यंत्रणा आहे69. अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की मुळांच्या मेरिस्टेम पेशींना झालेले नुकसान हे या पेशींच्या कीटकनाशकांचे सेवन रोखणाऱ्या संरक्षण यंत्रणेमुळे असू शकते. या अभ्यासात आढळून आलेली एपिडर्मल आणि कॉर्टिकल पेशींमध्ये वाढ ही वनस्पतींनी रासायनिक सेवन कमी केल्यामुळे होण्याची शक्यता आहे. या वाढीमुळे पेशी आणि केंद्रकांचे भौतिक संकुचन आणि विकृतीकरण होऊ शकते. याव्यतिरिक्त,70 असे सुचवण्यात आले आहे की वनस्पती पेशींमध्ये कीटकनाशकांचा प्रवेश मर्यादित करण्यासाठी काही रसायने जमा करू शकतात. या घटनेचे स्पष्टीकरण कॉर्टिकल आणि व्हॅस्क्युलर टिश्यू पेशींमध्ये अनुकूल बदल म्हणून केले जाऊ शकते, ज्यामध्ये पेशी त्यांच्या पेशींच्या भिंतींना सेल्युलोज आणि सुबेरिन सारख्या पदार्थांनी जाड करतात जेणेकरून ओमेथोएट मुळांमध्ये प्रवेश करू नये.71 शिवाय, सपाट न्यूक्लियर नुकसान हे पेशींच्या भौतिक संकुचनामुळे किंवा न्यूक्लियर झिल्लीवर परिणाम करणाऱ्या ऑक्सिडेटिव्ह ताणामुळे असू शकते किंवा ते ओमेथोएटच्या वापरामुळे झालेल्या अनुवांशिक सामग्रीच्या नुकसानीमुळे असू शकते.
ओमेथोएट हे एक अत्यंत प्रभावी कीटकनाशक आहे जे विशेषतः विकसनशील देशांमध्ये मोठ्या प्रमाणात वापरले जाते. तथापि, इतर अनेक ऑर्गनोफॉस्फेट कीटकनाशकांप्रमाणे, पर्यावरण आणि मानवी आरोग्यावर होणाऱ्या परिणामांबद्दल चिंता कायम आहे. या अभ्यासाचे उद्दिष्ट ओमेथोएट कीटकनाशकांच्या सामान्यतः चाचणी केलेल्या वनस्पती, ए. सेपा वर होणाऱ्या हानिकारक परिणामांचे सर्वसमावेशक मूल्यांकन करून ही माहितीची कमतरता भरून काढणे आहे. ए. सेपा मध्ये, ओमेथोएटच्या संपर्कामुळे वाढ मंदावणे, जीनोटॉक्सिक प्रभाव, डीएनए अखंडतेचे नुकसान, ऑक्सिडेटिव्ह ताण आणि मुळांच्या मेरिस्टेममधील पेशींचे नुकसान झाले. निकालांनी ओमेथोएट कीटकनाशकांचे लक्ष्य नसलेल्या जीवांवर नकारात्मक परिणाम अधोरेखित केले. या अभ्यासाचे निकाल ओमेथोएट कीटकनाशकांच्या वापरात अधिक सावधगिरी बाळगण्याची, अधिक अचूक डोसिंग, शेतकऱ्यांमध्ये वाढलेली जागरूकता आणि कठोर नियमांची आवश्यकता दर्शवितात. शिवाय, हे निकाल लक्ष्य नसलेल्या प्रजातींवर ओमेथोएट कीटकनाशकांच्या परिणामांची तपासणी करण्यासाठी एक मौल्यवान प्रारंभ बिंदू प्रदान करतील.
वनस्पती आणि त्यांचे भाग (कांद्याच्या कंद) यांचे प्रायोगिक अभ्यास आणि क्षेत्रीय अभ्यास, ज्यामध्ये वनस्पती सामग्रीचे संकलन समाविष्ट आहे, संबंधित संस्थात्मक, राष्ट्रीय आणि आंतरराष्ट्रीय मानदंड आणि नियमांनुसार केले गेले.