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重金属を含むパザルスユ川水の包括的な毒性スクリーニングとリコピンの保護的役割

Jun 03, 2023Jun 03, 2023

Scientific Reports volume 12、記事番号: 16615 (2022) この記事を引用

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1 オルトメトリック

メトリクスの詳細

この研究では、ギレスン州のパザルスユ川における重金属汚染と、この汚染によって引き起こされる毒性に対するリコピンの保護的役割について、アリウム試験を使用して調査しました。 毒性の生理学的マーカーとしての発芽率、根の長さ、重量増加。 毒性の遺伝マーカーとしての有糸分裂指数 (MI)、小核 (MN)、および染色体異常 (CA)。 毒性の生化学マーカーとしてマロンジアルデヒド(MDA)レベル、スーパーオキシドジスムターゼ(SOD)およびカタラーゼ(CAT)活性、および分裂組織細胞損傷が解剖学的マーカーとして使用されました。 この目的のために、ネギの球根を 6 つのグループに分け、215 mg/L および 430 mg/L の用量のリコピン、水道水、河川水で 72 時間発芽させました。 重金属汚染は ICP-MS で分析され、パザルスユの水サンプル中の存在率に従って Fe > Sr > Ba > Be > Mo > Li が決定されました。 その結果、パザルスユ水サンプルで発芽した球根の発芽関連パラメーターと分裂組織細胞の増殖が大幅に減少しました。 パザルスユ水サンプルで処理したグループの発芽率、根の長さ、体重増加は、対照と比較してそれぞれ50%、73%、68%減少しました。 さらに、遺伝毒性の影響を示す MN および CA の頻度が増加し、抗酸化物質/酸化物質のバランスの悪化を示す MDA、SOD、および CAT レベルに重大な異常が検出されました。 高頻度で観測されるCAは、コメットテストで測定されたDNA断片化によっても確認された。 河川水の適用は、表皮や皮質細胞の損傷、皮質細胞へのいくつかの物質の蓄積、細胞核の平坦化、根端分裂組織細胞の伝導組織の目立たない外観などの解剖学的損傷を促進しました。 A. cepa の根端細胞で観察されたこれらの異常はすべて、水サンプル中の重金属の存在と関連していました。 リコピンと河川水の同時適用により、重金属の影響が軽減され、研究されたすべてのパラメーターが用量に依存して改善されました。 リコピンの適用は、発芽パラメータと MI の増加、MN と CA の頻度の減少、MDA、SOD、および CAT 活性の改善を提供することにより、保護的な役割を示しました。 その結果、パザルスユ川の水サンプルから検出された重金属は、バイオインジケーター植物に複数の毒性を引き起こし、リコピンはこの毒性を軽減し、保護的な役割を果たしたことがわかりました。

気候変動と急速な工業化は水資源の減少と汚染を引き起こしています。 水は、持続可能な農業生産、経済発展、一般的な福祉にとって最も重要な再生可能な資源の 1 つです。 また、転用、輸送、保管、リサイクルができるため、最も管理しやすい天然資源の 1 つです。 地表水と地下水資源は、農業、水力発電、畜産、産業活動、林業、漁業、海洋、レクリエーションなどの分野で不可欠です。 この極めて重要な点にもかかわらず、世界の淡水生態系は地表の 0.5% しか構成しておらず、この百分位のうち、河川は 0.01% を占め、非常に重要です1。 淡水資源の保護は人類にとって非常に重要ですが、さまざまな活動の結果として生じる、病原性微生物、放射性物質、産業廃棄物、家庭廃棄物、有機物質および無機物質による天然水域の汚染は、水質に悪影響を及ぼします。 水汚染が生態系に及ぼす一般的な影響には、種の死滅、生物多様性の損失、生態系サービスの損失が含まれます。 水質汚染の最大の原因は、人間活動の結果として自然水域に排出される化学物質です。 このタイプの汚染の最も一般的な例は、鉱山活動から発生する水銀などの重金属イオン、農業で使用される一部の窒素化合物、下水または浄水場からの塩素化有機分子、およびさまざまな生産活動の結果として生成される酸です2。

 0.05). This result shows that lycopene application alone did not cause any abnormality in germination-related parameters. Stream water application caused a decrease in all investigated physiological parameters. Compared to Group I (control), the germination percentage decreased by half (50%), root length approximately 3.64 times (73%) and weight approximately 3.06 times (68%) in Group IV treated with stream water. These decreases were found to be statistically significant (p < 0.05). In Group V and Group VI, in which stream water and lycopene were applied together, lycopene decreased the effects of heavy metals in the stream water and again caused statistically significant (p < 0.05) increases in the investigated physiological parameter values. It was observed that these observed increases were more pronounced at the 430 mg/L dose of lycopene. Compared to Group IV treated with stream water, the percentage of germination increased by 25%, root length by 2 times (100%) and weight by approximately 1.97 times (98%) in Group VI treated with 430 mg/L dose of lycopene./p> 0.05). However, exposure to stream water caused statistically significant (p < 0.05) DNA damage in A. cepa root tip cells. While the mean DNA damage score was 11.33 ± 0.72 in the control group (Group I), there was a sharp increase in Group IV with stream water alone and the mean DNA damage score was 215.17 ± 8.91. In Group V, where stream water and 215 mg/L lycopene were given together, the DNA damage score decreased to 172.67 ± 12.89. In Group VI, where 430 mg/L lycopene was given together with stream water, the DNA damage score decreased further to 139.67 ± 13.03. The increase in DNA damage score due to stream water exposure indicates that heavy metal ions in stream water induce DNA double-strand breaks in A. cepa root tip cells. On the other hand, it was determined that there was a statistically significant (p < 0.05) difference between the DNA damage scores determined in Group IV exposed to stream water and in groups (Group V and VI) treated with lycopene together with stream water. The Comet test is a reliable test used to detect DNA single-strand breaks in all cell types. In the Comet test, damaged DNA displays a "comet" structure on electrophoresis, and the percentage of DNA in the tail is directly proportional to the damage40. The high DNA damage score in the stream water applied group indicates DNA fragmentation and DNA chain breaks. These damages also confirm the genotoxic effect detected by MN and CA tests. Similarly, Scalon et al.41 investigated the genotoxic effect of heavy metal-contaminated stream water application as a result of industrial discharges with the comet test in Hyphessobrycon luetkenii (Boulenger) and reported that water samples containing heavy metals had a genotoxic effect by causing DNA fragmentation./p> 0.05) difference between the control group and the lycopene-only groups in terms of the tested parameters. Significant changes were observed in the levels of MDA, SOD and CAT in the stream water applied group. Compared to the control group, MDA level increased by approximately 2.90-fold, SOD activity by 2.84-fold and CAT activity by 2.68-fold in Group IV treated with stream water. Co-administration of stream water and lycopene reduced the effects of heavy metals and caused a decrease in the levels of the investigated biochemical parameters. It was observed that this decrease was more pronounced at the 430 mg/L lycopene dose. In Group VI treated with 430 mg/L lycopene MDA level decreased approximately 1.82-fold, SOD activity 1.43-fold and CAT activity 1.39-fold compared to Group IV treated with stream water./p>