전 세계 인구의 식량 수요를 충족하기 위해서는 식량 생산량 증가가 필수적입니다. 이러한 맥락에서 살충제는 작물 수확량 증대를 목표로 하는 현대 농업 관행의 필수적인 부분입니다. 농업에서 합성 살충제의 광범위한 사용은 심각한 환경 오염과 인체 건강 문제를 유발하는 것으로 나타났습니다. 살충제는 인체 세포막에 축적되어 오염된 식품과 직접 접촉하거나 섭취함으로써 인체 기능을 저해할 수 있으며, 이는 건강 문제의 중요한 원인입니다.
이 연구에서 사용된 세포유전학적 매개변수는 오메토에이트가 양파 분열조직에 유전독성 및 세포독성 효과를 발휘한다는 일관된 패턴을 보였습니다. 기존 문헌에서 양파에 대한 오메토에이트의 유전독성 효과에 대한 명확한 증거는 없지만, 많은 연구에서 다른 시험 생물에 대한 오메토에이트의 유전독성 효과를 조사했습니다. Dolara 등은 오메토에이트가 시험관 내에서 인간 림프구의 자매 크로마티드 교환 수를 용량 의존적으로 증가시킨다는 것을 입증했습니다. 마찬가지로 Arteaga-Gómez 등은 오메토에이트가 HaCaT 각질세포와 NL-20 인간 기관지 세포의 세포 생존력을 감소시키고 유전독성 손상을 코멧 검정법을 사용하여 평가한다는 것을 입증했습니다. 마찬가지로 Wang 등은 오메토에이트에 노출된 근로자에서 텔로미어 길이가 증가하고 암 감수성이 증가하는 것을 관찰했습니다. 또한, 본 연구를 뒷받침하기 위해 Ekong 등은 오메토에이트(오메토에이트의 산소 유사체)가 A. cepa의 MI를 감소시키고 세포 용해, 염색체 잔류, 염색체 단편화, 핵 신장, 핵 침식, 조기 염색체 성숙, 중기 클러스터링, 핵 응축, 중기 점착성, 그리고 c-중기 및 중기 브릿지 이상을 유발함을 입증했습니다. 오메토에이트 처리 후 MI 값의 감소는 세포 분열의 둔화 또는 세포가 유사 분열 주기를 완료하지 못하기 때문일 수 있습니다. 반면, MN 및 염색체 이상과 DNA 단편화의 증가는 MI 값의 감소가 DNA 손상과 직접적인 관련이 있음을 시사합니다. 본 연구에서 발견된 염색체 이상 중 점착성 염색체가 가장 흔했습니다. 이 특정 이상은 독성이 강하고 비가역적이며 염색체 단백질의 물리적 접착이나 세포 내 핵산 대사의 교란으로 인해 발생합니다. 또는 염색체 DNA를 둘러싸고 있는 단백질의 용해로 인해 발생할 수 있으며, 이는 궁극적으로 세포 사멸로 이어질 수 있습니다.42 유리 염색체는 이수성43의 가능성을 시사합니다. 또한, 염색체와 염색분체의 절단 및 융합에 의해 염색체 브릿지가 형성됩니다. 단편의 형성은 MN의 형성으로 직접 이어지며, 이는 본 연구의 혜성 분석 결과와 일치합니다. 크로마틴의 불균일한 분포는 후기 유사 분열기에 크로마틴 분리가 실패하여 유리 염색체가 형성되기 때문입니다.44 오메토에이트 유전독성의 정확한 기전은 명확하지 않지만, 유기인계 살충제로서 핵염기와 같은 세포 구성 요소와 상호 작용하거나 활성 산소종(ROS)을 생성하여 DNA 손상을 유발할 수 있습니다.45 따라서 유기인계 살충제는 O2−, H2O2, OH−를 포함한 반응성이 높은 자유 라디칼의 축적을 유발할 수 있으며, 이는 생물체의 DNA 염기와 반응하여 직간접적으로 DNA 손상을 일으킬 수 있습니다. 이러한 ROS는 또한 DNA 복제 및 복구에 관여하는 효소와 구조를 손상시키는 것으로 나타났습니다. 이와 대조적으로, 유기인계 살충제는 인간이 섭취한 후 여러 효소와 상호 작용하는 복잡한 대사 과정을 거친다고 제안되었습니다. 그들은 이러한 상호 작용이 다양한 효소와 이러한 효소를 암호화하는 유전자가 오메토에이트의 유전 독성 효과에 관여하게 한다고 제안합니다.40. Ding et al.46은 오메토에이트에 노출된 근로자의 텔로미어 길이가 증가했으며, 이는 텔로머라제 활성 및 유전자 다형성과 관련이 있다고 보고했습니다. 그러나 오메토에이트 DNA 복구 효소와 유전자 다형성 간의 연관성이 인간에서 밝혀졌지만, 식물에서는 이 문제가 아직 해결되지 않았습니다.
활성산소(ROS)에 대한 세포 방어 기작은 효소적 항산화 과정뿐만 아니라 비효소적 항산화 과정에 의해서도 강화되는데, 이 중 유리 프롤린은 식물에서 중요한 비효소적 항산화제입니다. 스트레스를 받은 식물에서는 정상 수치보다 최대 100배 높은 프롤린 수치가 관찰되었습니다56. 이 연구 결과는 오메토에이트 처리 밀 묘목에서 프롤린 수치가 증가했다는 보고33과 일치합니다. 마찬가지로, Srivastava와 Singh57은 유기인산계 살충제인 말라티온이 양파(A. cepa)의 프롤린 수치를 증가시키고, 슈퍼옥사이드 디스뮤타아제(SOD)와 카탈라아제(CAT) 활성을 증가시켜 세포막의 무결성을 감소시키고 DNA 손상을 유발한다는 것을 관찰했습니다. 프롤린은 단백질 구조 형성, 단백질 기능 결정, 세포 산화환원 항상성 유지, 싱글렛 산소 및 하이드록실 라디칼 소거, 삼투압 균형 유지, 세포 신호 전달 등 다양한 생리적 기전에 관여하는 비필수 아미노산입니다57. 또한, 프롤린은 항산화 효소를 보호하여 세포막의 구조적 온전성을 유지합니다.58 오메토에이트 노출 후 양파의 프롤린 수치가 증가하는 것은 신체가 살충제 유발 독성으로부터 보호하기 위해 슈퍼옥사이드 디스뮤타아제(SOD)와 카탈라아제(CAT)로 프롤린을 활용함을 시사합니다. 그러나 효소 항산화 시스템과 마찬가지로, 프롤린은 양파 근단 세포를 살충제 손상으로부터 보호하기에 충분하지 않은 것으로 나타났습니다.
문헌 검토 결과, 오메토에이트 살충제에 의한 식물 뿌리의 해부학적 손상에 대한 연구는 전무한 것으로 나타났습니다. 그러나 다른 살충제에 대한 기존 연구 결과는 본 연구 결과와 일치합니다. Çavuşoğlu 외(67)는 광범위 티아메톡삼 살충제가 양파 뿌리에 세포 괴사, 불분명한 관다발 조직, 세포 변형, 불분명한 표피층, 분열조직 핵의 비정상적인 모양과 같은 해부학적 손상을 유발한다고 보고했습니다. Tütüncü 외(68)는 세 가지 용량의 메티오카브 살충제가 양파 뿌리의 괴사, 표피 세포 손상, 그리고 피질 세포벽 비후를 유발한다고 보고했습니다. 또 다른 연구에서 Kalefetoglu Makar36는 아베르멕틴 살충제를 0.025ml/L, 0.050ml/L, 0.100ml/L 용량으로 처리했을 때 양파 뿌리에 불분명한 전도성 조직, 표피 세포 변형, 그리고 편평한 핵 손상이 발생함을 발견했습니다. 뿌리는 유해 화학물질이 식물체에 유입되는 진입점이며, 독성 영향에 가장 취약한 주요 부위이기도 합니다. 본 연구의 MDA 결과에 따르면, 산화 스트레스는 세포막 손상을 유발할 수 있습니다. 한편, 뿌리 시스템은 이러한 위험에 대한 초기 방어 기제이기도 하다는 점을 인지하는 것이 중요합니다.69 연구에 따르면 뿌리 분열조직 세포 손상은 이러한 세포들이 살충제 흡수를 막는 방어 기제 때문일 수 있습니다. 본 연구에서 관찰된 표피 세포와 피질 세포의 증가는 식물이 화학물질 흡수를 줄인 결과일 가능성이 높습니다. 이러한 증가는 세포와 핵의 물리적인 압축 및 변형을 초래할 수 있습니다. 또한,70 식물이 살충제의 세포 내 침투를 제한하기 위해 특정 화학물질을 축적할 수 있다는 주장이 제기되었습니다. 이러한 현상은 피질 및 관다발 조직 세포의 적응적 변화로 설명될 수 있는데, 세포가 셀룰로스나 수베린과 같은 물질로 세포벽을 두껍게 만들어 오메토에이트가 뿌리로 침투하는 것을 방지하는 것입니다.71 더욱이, 편평해진 핵 손상은 세포의 물리적 압박이나 핵막에 영향을 미치는 산화 스트레스의 결과일 수도 있고, 오메토에이트 처리로 인한 유전 물질의 손상 때문일 수도 있습니다.
오메토에이트는 특히 개발도상국에서 널리 사용되는 매우 효과적인 살충제입니다. 그러나 다른 많은 유기인산계 살충제와 마찬가지로 환경과 인체 건강에 미치는 영향에 대한 우려가 여전히 남아 있습니다. 본 연구는 흔히 시험되는 식물인 오메토에이트 살충제가 A. cepa에 미치는 유해한 영향을 종합적으로 평가함으로써 이러한 정보 공백을 메우는 것을 목표로 했습니다. 오메토에이트 노출은 A. cepa의 생장 지연, 유전독성, DNA 무결성 손실, 산화 스트레스, 그리고 뿌리 분열조직의 세포 손상을 초래했습니다. 이 결과는 오메토에이트 살충제가 비표적 생물에 미치는 부정적인 영향을 강조했습니다. 본 연구 결과는 오메토에이트 살충제 사용에 있어 더욱 신중해야 하며, 더욱 정확한 용량, 농부들의 인식 제고, 그리고 더욱 엄격한 규제가 필요함을 시사합니다. 더 나아가, 이러한 결과는 오메토에이트 살충제가 비표적 종에 미치는 영향을 조사하는 연구에 귀중한 출발점을 제공할 것입니다.
식물과 그 일부(양파 구근)에 대한 실험 연구와 현장 연구, 식물 재료 수집은 관련 기관, 국가 및 국제 규범과 규정에 따라 수행되었습니다.
게시 시간: 2025년 6월 4일