Evaluación de la genotoxicidad potencial de suelos y agua expuestos a concentraciones elevadas de plaguicidas




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EVALUACIÓN DE LA GENOTOXICIDAD POTENCIAL DE SUELOS Y AGUA EXPUESTOS A CONCENTRACIONES ELEVADAS DE PLAGUICIDAS

Silva Sánchez A.; García Hernández A.L.; Rodríguez Durán M.G.; Cabrera López G.

Facultad de Química / Centro de Estudios Académicos sobre Contaminación Ambiental

Universidad Autónoma de Querétaro


RESUMEN

Debido a la problemática actual en cuestiones de contaminación y riesgo ambiental se realiza la evaluación de la genotoxicidad origina por el uso excesivo de plaguicidas (organofosforados, carbamatos, etc), se seleccionaron dos áreas de muestreo de suelos (zamora y Jacona), con parte de estas muestras se siembran plantas de tradescantia en macetas y se conservan en un invernadero bajo condiciones de temperatura y humedad controladas, la parte restante de estos sedimentos es utilizada para realizar la extracción de los plaguicidas utilizando un solvente (DMSO), en base a una serie de experimentos de ensayo y error se llevan a cabo tratamientos de tradescantia con distintas concentraciones de 4 plaguicidas utilizados comúnmente.


INTRODUCCIÓN

Al paso de los años y con el avance de la tecnología ha ido aumentando la contaminación ambiental como resultado de la introducción en nuestro ambiente de un gran número de agentes químicos sintéticos y productos industriales.

Dentro de los contaminantes las sustancias orgánicas merecen particular atención los plaguicidas y los compuestos halogenados son los más peligrosos. Los plaguicidas son los más abundantes y los más usados son los compuestos órganoclorados, órganofosforados y los carbamatos.

En nuestro país existen poblaciones que pueden ser impactadas por los residuos que se generan de la actividad agrícola, tal es el caso de la región de Zamora que se encuentra ubicada en el occidente de México en el estado de Michoacán.

El excesivo uso de plaguicidas puede ocasionar daños en la salud a la población expuesta trabajadores, consumidores y en los habitantes de las comunidades.

En la literatura (Albert, 1997) hay numerosos casos de intoxicaciones y muertes producidas por el mal uso de plaguicidas o por la ignorancia de las personas que están en contacto con ellos.

Además muchos de estos son compuestos lipofílicos que pueden migrar a través de la cadena alimenticia y almacenados en el tejido adiposo. Se han encontrado niveles muy elevados de plaguicidas en el tejido adiposo de pacientes con cáncer (Falck et al., 1992).

La mutagenicidad de los plaguicidas no está bien definida. Se han desarrollado un gran número de bioensayos de corto plazo para determinar el daño al ADN o el daño cromosómicos por agentes peligrosos. Entre éstos podemos citar los que utilizan plantas y en particular la planta de Tradescantia, que ha sido un material citogenético favorable para pruebas de mutagenicidad de compuestos químicos peligrosos. En el sistema de micronúcleos en Tradescantia el punto final es el rompimiento de los cromosomas, el cual se revela en forma de MCN en la etapa de tétradas. Este esquema altamente eficiente, se estableció debido a que los cromosomas de la meiosis tienen una estabilidad más alta que los de la mitosis, y la ventaja de que las células en cada una de las etapas de la meiosis están sincronizadas, y los tiempos son bien conocidos.

Los objetivos de este estudio fueron los de evaluar la posible genotoxicidad de los plaguicidas aplicados en una zona agrícola, utilizando el bioensayo de inducción de micronúcleos en tétradas de Tradescantia.

DISEÑO EXPERIMENTAL

A la fecha se ha realizado sólo un muestreo de suelo y de agua. Las muestras se colocaron en frascos de vidrio y se preservaron como se indica en los métodos analíticos RCRA SW-846 con el procedimiento del Manual Ambiental (ATSDR, 1989).

Los suelos fueron analizados directamente utilizando macetas con la tierra contaminada para las plantas de Tradescantia y también se hicieron extractos utilizando como solvente DMSO en una concentración de 5 %.

Se probaron también los plaguicidas comerciales haciendo las diluciones adecuadas para evitar toxicidad. Las concentraciones probadas se escogieron por ensayo de prueba y error y las concentraciones más altas son las que presentaron toxicidad.

Ensayo de micronúcleos en tétradas de Tradescantia (MCN-TRAD):

La técnica es la descrita por Ma (1983) se utilizó la clona 4430 de Tradescantia, que es un híbrido entre T. hirsutiflora y T. subcalis. Las plantas se cultivaron en un invernadero a una temperatura de 20-25 ªC, humedad relativa de alrededor de 75 %, periodo luz-oscuridad 16-8 hr. Las inflorescencias se mantuvieron en vasos de plásticos o de vidrio llenos con la concentración adecuada del plaguicida o muestra de suelo o agua a probar. Se hizo un tratamiento continuo de 30 hr. Se ha encontrado que el tiempo que tarda desde el tratamiento (profase I) hasta la etapa de tétradas es de aproximadamente 30 hr (Taylor, 1950). Posteriormente las inflorescencias se fijaron en una solución fresca de etanol:ácido acético 3:1, después de 24 horas de fijación, los botones se pasaron a etanol al 70% para su conservación. Las laminillas se prepararon utilizando el método de aplastamiento y se tiñeron con acetocarmina. Los micronúcleos se contaron en un microscopio óptico con un aumento de 400X. Se contaron alrededor de 300 tétradas por laminilla en 5 laminillas por cada grupo experimental. Para valorar la significancia de la frecuencia de micronúcleos inducidos se usaron las pruebas F y de Dunnet con un nivel de confianza de 95 %.


DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Los resultados se muestran en las Tablas y en las Figuras 1 a 6. Se muestran únicamente los resultados de los plaguicidas control, que son de los más usados en la región estudiada. En todos los casos a concentraciones altas hubo toxicidad, que se manifestó por marchitez y oscurecimiento, quemado de los botones y daño celular.

Aunque a mayor concentración mayor inducción de micronúcleos, los cuatro plaguicidas probados no mostraron una buena curva dosis-respuesta.
Tabla 1. Genotoxicidad del clorpirifos etil en el ensayo Trad-MCN. Fig. I. Genotoxicidad del clorpirifos etil en el ensayo Trad-MCN


Concentración (ppm)

Media

Error Estándar

0

1.72

0.24

114

2.19

0.4237

304

4.14

0.009

342

4.34

0.9

608

6.39

0.57

685

6.87

0.416

912

7.49

0.87

1825

7.86

0.47

3644

5.56

0.54

5477

4.76

0.87

C.P.

6.02

0.41



2. Genotoxicidad del Metamidofos en el ensayo Trad-MCN. Fig II. Genotoxicidad del metamidofos en el ensayo Trad-MCN




Concentracion (ppm)

Media

Error Estandar

0

1.72

0.24

127

3.43

0.066

271

5.27

0.42

383

5.49

0.066

510

6.57

0.922

543

7.39

0.93

766

6.94

0.499

813

5.5

0.39

1355

3.59

0.51

1532

6.99

0.361

3065

8.47

0.882

C. P.

6.02

0.41


Tabla 3.Muestras de Zamora y Jacona en macetas con la planta Fig. III. Genotoxicidad encontrada en Zamora y Jacona



Tradescantia



Tierras

Media

Error Estándar










Zamora

3.119

0.41

Jacona

1.14

0.169

Tabla 4. Extractos de tierra en Zamora y Jacona Fig. IV. Genotoxicidad de los extractos de tierra de Zamora y Jacona




Dilución

Media

Error Estadístico

Zamora







6.25

2.3092

0.235

12.5

2.58

0.384

25

5.425

0.62

50

4.082

0.338

100

1.940

0.282

Jacona







6.25

2.79

0.463

12.5

3.418

0.293

25

4.864

0.244

50

4.813

0.387

100

3.83

0.4945

Tabla 5. Genotoxicidad del paration metílico en el ensayo Trad-MCN. Fig. V. Genotoxicidad del Paration metílico en el ensayo Trad-MCN





*Significante, **Muy significante, ***O-fenilendiamina 100 mM

T
abla 6. Genotoxicidad del mancozed en el ensayo Trad-MCN Fig. VI. Genotoxicidad del mancozed en el ensayo Trad-MCN
*Significante, **Muy significante, ***O-fenilendiamina 100 mM

CONCLUSIONES
El proyecto aún no está concluido y hasta la fecha, en las concentraciones probadas, los resultados de la genotoxicidad de las tierras y aguas no muestran una diferencia significativa respecto al control.
Metamidofos es el plaguicida que muestra el mayor índice de genotoxicidad.
La región de Zamora presenta niveles más altos de MNC en relación a la región de Jacona.


REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS


EPA Environmental Monitoring Systems Laboratory, Office of Research and Development. (1983): “Preparation of soil sampling protocol. Techniques and strategies”: Environmental Protection Agency, Las Vegas, NV..

Falck F, Ricci A, Wolff MS, Godbold J, Deckers P (1992): Pesticides and polychlorinated biphenyl residues in human breast lipids and their relation to breast cancer. Arch Environ Health 47:143-146.

Grant WF (1982): Chromosome aberration analysis in Allium. A report of the Environmental Protection Agency Gene-Tox Program. Mutatation Research 99: 173-291.
Ma TH (1982a): Tradescantia cytogenetic tests (root tip mitosis, pollen mitosis, pollen mother cell meiosis). A Report of the US EPA Gene-Tox program. Mutatation Research 99: 293-302.

Nilan RA, Rosichan JL, Arenaz P, Hodgdon AL, Kleinhofs A (1981): Pollen genetic markers for detection of mutagens in the environment. Environmental Health Perspectives 37: 19-25.

Plewa MJ (1982): Specific-locus mutation assay in Zea mays. A report of the US

Environmental Protectiion Agency Gene-tox Program. Mutatation Research 99: 317-337.

Redei GP (1980): Arabidopsis assay of environmental mutagens, In: Short–term bioassays in the analysis of complex environmental mixtures II , Rodríguez GS, Ma TH, Pimentel D, Weinstein LH (1997): Tradescantia bioassays as monitoring systems for environmental mutagenesis: a review. Critical Reviews in Plant Sciences 16: 325-359.

Sax K (1938): Chromosome aberration induced by X-rays. Genetics 23:494-516.





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