Screening completo della tossicità dell'acqua del torrente Pazarsuyu contenente metalli pesanti e ruolo protettivo del licopene

Jun 03, 2023

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 16615 (2022) Citare questo articolo

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In questo studio, utilizzando il test Allium, sono stati studiati l'inquinamento da metalli pesanti nel torrente Pazarsuyu della provincia di Giresun e il ruolo protettivo del licopene contro la tossicità causata da questo inquinamento. Percentuale di germinazione, lunghezza delle radici e aumento di peso come indicatori fisiologici di tossicità; indice mitotico (MI), micronucleo (MN) e aberrazioni cromosomiche (CA) come marcatori genetici di tossicità; Come marcatori anatomici sono stati utilizzati il ​​livello di malondialdeide (MDA), le attività di superossido dismutasi (SOD) e catalasi (CAT) come marcatori biochimici di tossicità e i danni cellulari meristematici. A questo scopo i bulbi di Allium cepa L. sono stati divisi in sei gruppi e germinati per 72 ore con dosi di 215 mg/L e 430 mg/L di licopene, acqua di rubinetto e acqua di ruscello. L'inquinamento da metalli pesanti è stato analizzato con ICP-MS e Fe > Sr > Ba > Be > Mo > Li è stato determinato in base al tasso di presenza nei campioni di acqua di Pazarsuyu. Di conseguenza, i parametri relativi alla germinazione e la proliferazione delle cellule meristematiche dei bulbi germinati con campioni di acqua di Pazarsuyu sono diminuiti significativamente. La percentuale di germinazione, la lunghezza delle radici e l'aumento di peso del gruppo trattato con campioni di acqua Pazarsuyu erano diminuiti rispettivamente del 50%, 73% e 68% rispetto al controllo. Inoltre, le frequenze di MN e CA, che indicano gli effetti genotossici, sono aumentate e sono state rilevate anomalie significative nei livelli di MDA, SOD e CAT, che indicano il deterioramento dell'equilibrio antiossidante/ossidante. L'AC osservata con elevata frequenza è stata confermata anche dalla frammentazione del DNA determinata dal test Comet. L’applicazione dell’acqua di ruscello ha favorito danni anatomici come danni all’epidermide e alle cellule della corteccia, accumulo di alcune sostanze nelle cellule della corteccia, nucleo cellulare appiattito e aspetto non evidente del tessuto di conduzione nelle cellule del meristema dell’apice della radice. Tutte queste anomalie osservate nelle cellule dell'estremità della radice di A. cepa erano associate alla presenza di metalli pesanti nei campioni di acqua. L'applicazione simultanea di licopene con acqua corrente ha ridotto gli effetti dei metalli pesanti e ha portato ad un miglioramento dose-dipendente in tutti i parametri studiati. L'applicazione di licopene ha mostrato un ruolo protettivo fornendo un aumento dei parametri di germinazione e di MI, una diminuzione delle frequenze di MN e CA e miglioramenti nelle attività di MDA, SOD e CAT. Di conseguenza, i metalli pesanti rilevati nei campioni di acqua del torrente Pazarsuyu hanno causato molteplici tossicità nella pianta bioindicatore e il licopene ha ridotto questa tossicità e ha registrato un ruolo protettivo.

Il cambiamento climatico e la rapida industrializzazione causano la riduzione e l’inquinamento delle risorse idriche. L’acqua è una delle risorse rinnovabili più importanti per la produzione agricola sostenibile, lo sviluppo economico e il benessere generale. È anche una delle risorse naturali meglio gestibili grazie alla sua capacità di deviare, trasportare, immagazzinare e riciclare. Le risorse idriche superficiali e sotterranee sono vitali in settori quali l’agricoltura, l’energia idroelettrica, l’allevamento di animali, le attività industriali, la silvicoltura, la pesca, il settore marittimo e quello ricreativo. Nonostante questa importanza vitale, gli ecosistemi di acqua dolce del mondo costituiscono solo lo 0,5% della superficie terrestre e, all'interno di questo percentile, il fiume costituisce lo 0,01% ed è di grande importanza1. Mentre la protezione delle risorse di acqua dolce è così essenziale per l'umanità, l'inquinamento dei corpi idrici naturali da parte di microrganismi patogeni, sostanze radioattive, rifiuti industriali e domestici, sostanze organiche e inorganiche a seguito di varie attività influisce negativamente sulla qualità dell'acqua. Le conseguenze comuni dell’inquinamento idrico sugli ecosistemi includono la morte di specie, la perdita di biodiversità e la perdita di servizi ecosistemici. La causa principale dell’inquinamento idrico sono le sostanze chimiche scaricate nei corpi idrici naturali a seguito delle attività umane. Gli esempi più comuni di questo tipo di inquinamento sono gli ioni di metalli pesanti come il Hg provenienti da attività minerarie, alcuni composti azotati utilizzati in agricoltura, molecole organiche clorurate provenienti da impianti di depurazione o di trattamento delle acque e acidi formati a seguito di varie attività produttive2.