Khả năng phục hồi của Lemna minor sau khi tiếp xúc với sulfadimethoxine đã chiếu xạ và không chiếu xạ trong máy mô phỏng ánh sáng mặt trời

Springer Science and Business Media LLC - Tập 24 - Trang 27642-27652 - 2016
Agata Drobniewska1, Dorota Wójcik1, Monika Kapłan1, Barbara Adomas2, Agnieszka Piotrowicz-Cieślak3, Grzegorz Nałęcz-Jawecki1
1Department of Environmental Health Sciences, Medical University of Warsaw, Warsaw, Poland
2Department of Air Protection and Environmental Toxicology, University of Warmia and Mazury in Olsztyn, Olsztyn, Poland
3Department of Plant Physiology and Biotechnology, University of Warmia and Mazury in Olsztyn, Olsztyn, Poland

Tóm tắt

Các sulfonamid là nhóm kháng sinh thú y được sử dụng rộng rãi thứ hai và thường được phát hiện trong môi trường. Chúng chủ yếu được loại bỏ khỏi các nguồn nước ngọt thông qua sự phân hủy quang hóa học. Độc tính của sulfadimethoxine (SDM) được đánh giá bằng cách sử dụng Lemna minor trước và sau khi chiếu xạ 1 và 4 giờ trong máy mô phỏng ánh sáng mặt trời SunTest CPS+. Tám điểm cuối được xác định bao gồm: số lượng và tổng diện tích lá, khối lượng tươi, chlorophyll a và b, carotenoid, hoạt động của catalase và guaiacol peroxidase, cũng như hàm lượng protein. Tổng diện tích lá và hàm lượng chlorophyll b là những điểm cuối nhạy cảm nhất với EC50 lần lượt là 478 và 554 μg L−1. Hoạt động của guaiacol peroxidase và catalase tăng lên tại nồng độ SDM cao hơn 125 và 500 μg L−1, tương ứng. Tốc độ phân hủy quang học của SDM đối với động học bậc nhất và thời gian bán rã lần lượt là 0,259 h−1 và 2,67 h. Kết quả cho thấy độc tính của các dung dịch đã chiếu xạ chỉ do SDM gây ra, và các sản phẩm quang học dường như không độc hoặc ít độc hơn nhiều đối với L. minor so với hợp chất gốc. Để nghiên cứu khả năng phục hồi của L. minor, sau 7 ngày tiếp xúc trong các dung dịch SDM, các cây đã được chuyển sang môi trường mới và ủ trong 7 ngày tiếp theo. L. minor có khả năng tái sinh, nhưng giai đoạn phục hồi 7 ngày là không đủ để nó trở lại trạng thái sinh lý tối ưu.

Từ khóa

#Sulfonamides #sulfadimethoxine #độc tính #Lemna minor #chiếu xạ #khả năng phục hồi #phân hủy quang hóa học

Tài liệu tham khảo

Aebi H (1984) Catalase in vitro. Methods Enzymol 105:121–176 Babić M, Radić S, Cvjetko P, Roje V, Pevalek-Kozlina B, Pavlica M (2009) Antioxidative response of Lemna minor plants exposed to thallium(I)-acetate. Aquat Bot 91:166–172 Baran W, Adamek E, Ziemiańska J, Sobczak A (2011) Effects of the presence of sulfonamides in the environment and their influence on human health. J Hazard Mater 196:1–15 Baran W, Sochacka J, Wardas W (2006) Toxicity and biodegradability of sulfonamides and products of their photocatalytic degradation in aqueous solutions. Chemosphere 65:1295–1299 Białk-Bielińska A, Stolte S, Arning J, Uebers U, Böschen A, Stepnowski P, Matzke M (2011) Ecotoxicity evaluation of selected sulfonamides. Chemosphere 85:928–933 Boreen AL, Arnold WA, McNeill K (2004) Photochemical fate of sulfa drugs in the aquatic environment: sulfa drugs containing five-membered heterocyclic groups. Environ Sci Technol 38:3933–3940 Boreen AL, Arnold WA, McNeill K (2005) Triplet-sensitized photodegradation of sulfa drugs containing six-membered heterocyclic groups: identification of an SO2 extrusion photoproduct. Environ Sci Technol 39:3630–3638 Boxall ABA (2010) Veterinary medicines and the environment. In: Cunningham F, Elliott J, Lees P (eds) Comparative and veterinary pharmacology, vol 199. Springer-Verlag, Berlin Bradford MM (1976) A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing by the principle of protein dye-binding. Anal Biochem 72:248 Brain RA, Hanson ML, Solomon KR, Brooks BW (2008a) Aquatic plants exposed to pharmaceuticals: effects and risks. Rev Environ Contam Toxicol 192:67–115 Brain RA, Johnson DJ, Sean MR, Anderson H, Sibley PK, Solomon KR (2004) Effects of 25 pharmaceutical compounds to Lemna gibba using a seven-day static-renewal test. Environ Toxicol Chem 23:371–382 Brain RA, Ramirez AJ, Fulton BA, Chambliss CK, Brooks BW (2008b) Herbicidal effects of sulfamethoxazole in Lemna gibbag3: using pABA as a biomarker of effect. Environ Sci Technol 42:8965–8970 Drost W, Matzke M, Backhaus T (2007) Heavy metal toxicity to Lemna minor: studies on the time dependence of growth inhibition and the recovery after exposure. Chemosphere 67:36–43 EPA (1998) Guidelines for Ecological Risk Assessment. U.S. EPA/630/R-95/002F. Washington, DC EPA (2012) Ecological Effects Test Guidelines. OCSPP 850.4400: Aquatic Plant Toxicity Test Using Lemna spp. U.S. EPA 712-C-008 Fent K, Weston AA, Caminada D (2006) Ecotoxicology of human pharmaceuticals. Aquat Toxicol 76:122–159 García-Galán MJ, Díaz-Cruz MS, Barceló D (2008) Identification and determination of metabolites and degradation products of sulfonamide antibiotics. Trends Anal Chem 27:1008–1022 García-Galán MJ, Díaz-Cruz MS, Barceló D (2009) Combining chemical analysis and ecotoxicity to determine environmental exposure and assess risk from sulfonamides. Trends Anal Chem 28:804–819 García-Galán MJ, Díaz-Cruz MS, Barceló D (2012) Kinetic studies and characterization of photolytic products of sulfamethazine, sulfapyridine and their acetylated metabolites in water under simulated solar irradiation. Water Res 46:711–722 Geoffroy L, Frankart C, Eullaffroy P (2004) Comparison of different physiological parameter responses in Lemna minor and Scenedesmus obliquus exposed to herbicide flumioxazin. Environ Pollut 131:233–241 Halling-Sorensen B, Nielsen SN, Lanzky PF, Ingerslev F, Holten-Lützhoft HC, Jorgensen SE (1998) Occurrence, fate and effects of pharmaceutical substances in the environment—a review. Chemosphere 36:357–393 Hou W, Chen X, Song G, Wang Q, Chang CC (2007) Effects of copper and cadmium on heavy metal polluted waterbody restoration by duckweed (Lemna minor). Plant Physiol Biochem 45:62–69 ISO 20079 (2006) Water quality—Determination of toxic effect of water constituents and wastewater on duckweed (Lemna minor)—Duckweed growth inhibition test. International Standard Jouili H, Bouazizi H, Ferjani E (2011) Plant peroxidases: biomarkers of metallic stress. Acta Physiol Plant 33:2075–2082 Kaza M, Nałęcz-Jawecki G, Sawicki J (2007) The toxicity of selected pharmaceuticals to the aquatic plant Lemna minor. Fresenius Environ Bull 16:524–531 Kielak E, Sempruch C, Mioduszewska H, Klocek J, Leszczyński B (2011) Phytotoxicity of roundup ultra 360 SL in aquatic ecosystems: biochemical evaluation with duckweed (Lemna minor L.) as a model plant. Pestic Biochem Physiol 99:237–243 Knežević VZ, Tunić TO, Marjan PL, Kezunovic MS, Teodorović IS (2012) Getting more ecologically relevant data from laboratory tests: recovery potential of Lemna minor. SETAC 2012 Kümmerer K (2009) Antibiotics in the aquatic environment—a review-part I. Chemosphere 75:417–434 Mohammad M, Itoh K, Suyama K (2010) Effects of herbicides on Lemna gibba and recovery from damage after prolonged exposure. Arch Environ Contam Toxicol 58:605–612 Mohammad M, Itoh K, Suyama K, Yamamoto H (2006) Recovery of Lemna sp. after exposure to sulfonylurea herbicides. Bull Environ Contam Toxicol 76:256–263 Nałęcz-Jawecki G, Hajnas A, Sawicki J (2008) Photodegradation and phototoxicity of thioridazine and chlorpromazine evaluated with chemical analysis and aquatic organisms. Ecotoxicology 17:13–20 OECD (2006) 22 pp Guidelines for the testing of chemicals. Test no. 221: Lemna sp. growth inhibition test. OECD Publishing, Paris Radić S, Stipaničev D, Cvjetko P, Mikelić LI, Rajčić MM, Širac S, Pevalek-Kozlina B, Pavlica M (2010) Ecotoxicological assessment of industrial effluent using duckweed (Lemna minor L.) as a test organism. Ecotoxicology 19:216–222 Razinger J, Dermastia M, Koce JD, Zrimec A (2008) Oxidative stress in duckweed (Lemna minor L.) caused by short-term cadmium exposure. Environ Pollut 153:687–694 Santos LHLM, Araújo AN, Fachini A, Pena A, Delerue-Matos C, Montenegro MCBSM (2010) Ecotoxicological aspects related to the presence of pharmaceuticals in the aquatic environment. J Hazard Mater 175:45–95 Teisseire H, Guy V (2000) Copper-induced changes in antioxidant enzymes activities in fronds of duckweed (Lemna minor). Plant Sci 153:65–72 Teodorović I, Knežević VZ, Tunić TO, Čučak M, Nikolić Lećić J, Leovac A, Ivančev Tumbas I (2012) Myriophyllum aquaticum Versus Lemna minor: sensitivity and recovery potential after exposure to atrazine. Environ Toxicol Chem 31:417–426 Trovo AG, Nogueira RFP, Aguera A, Sirtori C, Fernandez-Alba AR (2009) Photodegradation of sulfamethoxazole in various aqueous media: persistence, toxicity and photoproducts assessment. Chemosphere 77:1292–1298 Wawryniuk M, Pietrzak A, Nałęcz-Jawecki G (2015) Evaluation of direct and indirect photodegradation of mianserin with high-performance liquid chromatography and short-term bioassays. Ecotoxicol Environ Saf 115:144–151