Оценка экологической опасности изомеров фенольных производных 1,2,4-триазола для природных экосистем

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Для оценки влияния антропогенных ксенобиотиков, отличающихся строением, на экосистемы, соседствующие с аграрными комплексами, необходим синтез гомологов часто используемых в практике соединений и анализ их биологической активности в лабораторных экспериментах с использованием скрининг-тестов, дающих интегральную оценку биологических ответов. С помощью Allium-теста мы проанализировали спиртовые растворы 2-(1Н-1,2,4-триазолил-метил)фенола (орто-изомера) и 4-(1Н-1,2,4-триазолил-метил)фенола (пара-изомера) в трех концентрациях: 0,0001; 0,001; 0,01 мг/мл. Растворителем служил 0,1% изопропиловый спирт, тест-объектом – Allium fistulosum. Длительность эксперимента – 5 суток. Растворы триазолидов достоверно ингибировали всхожесть семян во всех исследованных концентрациях. Однако достоверных различий как между изомерами, так и между исследованными концентрациями не обнаружили. Оба изомера ингибировали рост корней во всех исследованных концентрациях. Токсичность триазолида, содержащего ОН-группу в пара-положении, не менялась в избранном диапазоне концентраций. Для его орто-изомера токсичность увеличивалась с ростом концентрации, достигая в дозе 0,01 мг/мл токсичности его гомолога. Исследованные соединения достоверно ингибировали пролиферацию клеток меристемы по сравнению с контролем. При этом различий в действии гомологов с OH-группой в пара- и орто-положении на величину митотического индекса не наблюдалась. Однако мы обнаружили парадоксальную реакцию: в минимальной концентрации 0,0001 мг/мл оба гомолога демонстрировали максимальную цитотоксичность, и с ростом концентрации цитотоксичность уменьшалась по сравнению с контролем. Триазолид, содержащий ОН-группу в пара-положении, вызывал блок на стадии метафазы и анафазы в самой низкой концентрации. С увеличением концентрации специфичность его действия исчезала, что выразилось в общем профазном и метафазном блоке. Его орто-изомер ингибировал клеточное деление во всех концентрациях на стадии профазы. Оба соединения мутагенны. Число хромосомных аберраций зависело как от строения соединений, так и от их концентрации. Пара-гомолог менее мутагенен, чем орто-гомолог. У орто-гомолога мутагенность слабо падала с увеличением концентрации. Самая высокая мутагенность выявлена для орто-гомолога в самой низкой его концентрации. Обсуждается возможные механизмы действия изомеров и их негативное влияние на растительные организмы в экосистемах.

Об авторах

Екатерина Сергеевна Селезнева

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва

Автор, ответственный за переписку.
Email: catana7@yandex.ru

кандидат биологических наук, доцент, доцент кафедры биохимии, биотехнологии и биоинженерии

Россия, Самара

Зоя Петровна Белоусова

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва

Email: zbelousova@mail.ru

доктор химических наук, доцент, профессор кафедры неорганической химии

Россия, Самара

Роберт Олегович Артюков

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва

Email: artyukov_robert@outlook.com

магистрант кафедры биохимии, биотехнологии и биоинженерии

Россия, Самара

Список литературы

  1. Прусакова Л.Д., Чижова С.И. Применение производных триазола в растениеводстве // Агрохимия. 1998. № 10. С. 37–44.
  2. Прусакова Л.Д., Чижова С.И. Исследование в области физиологически-активных соединений // Агрохимия. 1999. № 9. С. 12–21.
  3. Fletcher R.A., Gill A., Davis T.D., Sankhla N. Triazoles as plant growth regulators and stress protectants // Horticultural Reviews. 2000. Vol. 24. P. 55–138.
  4. Попов С.Я., Дорожкина Л.А., Калинин В.А. Основы химической защиты растений. М.: АртЛион, 2003. 208 с.
  5. Byamukama E., Ali S., Kleinjan J., Yabwalo D.N., Graham Ch., Caffe-Treml M., Mueller N.D., Ricrertsen J., Berzonsky W.A. Winter wheat grain yield response to fungicide application is influenced by cultivar and rainfall // Plant Pathology Journal. 2019. Vol. 35, № 1. P. 63–70.
  6. Steinbach H.S., Benech-Arnold R.L., Sanchez R.A. Hormonal regulation of dormancy in developing sorghum seeds // Plant Physiology. 1997. Vol. 113, № 1. P. 149–154.
  7. Прусакова Л.Д., Чижова С.И., Павлова В.В. Оценка ретардантной активности триазолов в α-амилазном тесте на эндосперме ярового ячменя // Физиология растений. 2004. Т. 5, № 4. С. 626–630.
  8. Soumya P.R., Kumar P., Madan P.S. Paclobutrazol: a novel plant growth regulator and multi-stress ameliorant // Indian Journal of Plant Physiology. 2017. Vol. 22 (3). P. 267–278.
  9. Руководство по краткосрочным тестам для выявления мутагенных и канцерогенных химических веществ // Гигиенические критерии состояния окружающей среды. Всемирная организация здравоохранения. Женева, 1989. № 51. 212 с.
  10. Прохорова И.М., Фомичёва П.Н., Ковалёва М.И. Оценка митотоксического и мутагенного действия факторов окружающей среды: Методические указания. Ярославль: ЯрГУ, 2003. 140 с.
  11. Песня Д.С., Серов Д.А., Вакорин С.А., Прохорова И.М. Исследование токсического, митозмодифицирующего и мутагенного действия борщевика Сосновского // Ярославский педагогический вестник (Естественные науки). 2011. Т. III, № 4. С. 93–98.
  12. Лакин Г.Ф. Биометрия. М.: Высшая школа, 1990. 352 с.
  13. Bernardes P.M., Andrade-Vieira L.F., Aragão F.B., Ferreira A., da Silva Ferreira M.F. Toxicity of difenoconazole and tebuconazole in Allium cepa // Water Air and Soil Pollution. 2015. Vol. 226. P. 207.
  14. Moreyra L.D., Garanzini D.S., Medici S., Menone M.L. Evaluation of growth, photosynthetic pigments and genotoxicity in the wetland macrophyte Bidens laevis exposed to tebuconazole // Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology. 2019. Vol. 102, № 3. P. 353–357.
  15. Haughan P.A., Lenton J.R., Goad L.J. Sterol requirements and paclobutrazol inhibition of celery cell culture // Phytochemistry. 1988. Vol. 27, № 8. P. 2491–2500.
  16. Kende H., Zeevaart J. The five «classical» plant hormones // The Plant Cell. 1997. Vol. 9, № 7. P. 1197–1210.
  17. Hradilík J., Fišerová H. Interakce mezi giberelinem (GA3) a paclobutrazolem (PP 333) u salátu, hrachu a lnu // Acta Universitatis Agriculturae. (Brno). Facultas agronomica. 1986. Vol. 35. № 4. P. 5–11.
  18. Lucangeli C.D., Bottini R. Effects of Azospirillum spp. on endogenous gibberellin content and growth of maize (Zea mays L.) treated with uniconazole // Symbiosis. 1997. Vol. 23, № 1. P. 63–72.
  19. Запрометов М.Н. Фенольные соединения растений и их биосинтез. М.: ВИНИТИ, 1988. Т. 27. 188 с.
  20. Коношина С.М., Хилкова Н.Л., Прудникова Е.Г. Роль фенольных соединений древесных растений в формировании биоценоза // Вклад современных молодых ученых в науку будущего: междунар. молодеж. мультидисц. науч.-практ. конф. Ростов-на-Дону: Международный исследовательский центр «Научное сотрудничество», 2015. С. 62–66.
  21. Криштопенко С.В., Тихов М.С., Попова Е.Б. Парадоксальная токсичность. Нижний Новгород: Издательство Нижегородской государственной медицинской академии, 2001. 163 с.
  22. Точилкина Л.П. Феномен сверхмалых доз, гомеопатия и ФОВ // Химическая и биологическая безопасность. 2007. № 1 (31). С. 4–14.
  23. Генераленко Н.Ю., Крюкова Л.Ю., Пушкин И.А. Эффекты малых и сверхмалых доз биологически активных веществ // Научные и образовательные проблемы гражданской защиты. 2010. № 3. С. 6–7.
  24. Селезнева Е.С., Теньгаев Е.И. К вопросу об использовании в мониторинге ксенобиотков // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2010. Т. 12, № 1 (4). С. 1149–1152.
  25. Алов И.А. Цитофизиология и патология митоза. М.: Медицина, 1972. 264 с.
  26. Смирнова Е.А. Организация митотического веретена в клетках высших растений // Физиология растений. 1998. Т. 45, № 2. С. 198–207.
  27. Кефели В.И. Природные ингибиторы роста // Физиология растений. 1997. Т. 44. С. 471–480.
  28. Газарян И.Г., Хушпульян Д.М., Тишков В.И. Особенности структуры и механизма действия пероксидаз растений // Успехи биологической химии. 2006. Т. 46. С. 303–322.
  29. Кулуев Б.Р. Регуляторы деления и пролиферации клеток в растениях // Биохимия. 2017. Т. 9, № 2. С. 119–135.
  30. Захаренко В.А. Экономическая целесообразность системы защиты зерновых культур в России // Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32, № 7. С. 5–8.
  31. Куценко С.А. Основы токсикологии. СПб.: Фолиант, 2004. 715 с.
  32. Захаренко В.А. Научное обеспечение производства, рынка и реализации пестицидов в аграрном секторе Российской Федерации // Агрохимия. 2014. № 4. С. 3–19.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рисунок 1 – Влияние 2- и 4-(1Н-1,2,4-триазолил-метил-фенолов на всхожесть семян A. fistulosum

Скачать (30KB)
Метаданные
3. Рисунок 2 – Влияние 2- и 4-(1Н-1,2,4-триазолил-метил)фенолов на среднюю длину корней A. fistulosum на пятый день роста

Скачать (26KB)
Метаданные
4. Рисунок 3 – Влияние 2- и 4-(1Н-1,2,4-триазолил-метил)фенолов на величину митотического индекса клеток корневой меристемы A. fistulosum

Скачать (17KB)
Метаданные
5. Рисунок 4 – Влияние 2- и 4-(1Н-1,2,4-триазолил-метил)фенолов на относительную продолжительность фаз митоза клеток корневой меристемы A. fistulosum

Скачать (13KB)
Метаданные
6. Рисунок 5 – Мутагенность исследуемых 2- и 4-(1Н-1,2,4-триазолил-метил)фенолов для A. fistulosum

Скачать (23KB)
Метаданные

© Селезнева Е.С., Белоусова З.П., Артюков Р.О., 2021

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».