Phytotoxic and cytogenotoxic assessment of glyphosate on Lactuca sativa L

Abstract The active ingredient glyphosate is the most commercialized herbicide on the world market due to its capability in eliminating weeds. However, it can harm the development of non-target organisms and threaten environmental quality. This study analyzed the effects of potentially toxic concentrations of glyphosate on germination, growth, cell cycle and genomic stability of Lactuca sativa L., and identified the most sensitive variables for assessing the toxicity of this herbicide to this biomonitor. Seeds of L. sativa were germinated in Petri dishes containing a sheet of filter paper moistened with 5 mL of a concentration of glyphosate (1.34, 3.35, 6.70, 10.05, 13.40 mg L-1). Controls consisted of distilled water (negative) and 3 mg L-1 CuSO4 (positive). Macroscopic and microscopic variables were analyzed. The germination of L. sativa was not affected by the concentrations of glyphosate. Root length and shoot height of the plants and the mitotic index decreased from the lowest concentration tested on. The chromosomal anomaly index and frequency of micronuclei increased by 3.2 and 22 times, respectively, with the presence of the lowest concentration of glyphosate compared to the negative control. The observed phytotoxic and cytogenotoxic effects demonstrate the negative influence that glyphosate has on the development of L. sativa. Root length and microscopic variables showed the highest sensitivity. This study warns of the possible harmful effects that glyphosate can have on non-target organisms and suggests greater control over the use of this herbicide to mitigate its environmental impact.

Resumo O ingrediente ativo glifosato é o herbicida mais comercializado do mercado mundial, pela sua capacidade de eliminar as plantas daninhas. No entanto, ele pode prejudicar o desenvolvimento dos organismos não-alvo e ameaçar a qualidade do ambiente. O estudo teve como objetivo analisar os efeitos de concentrações potencialmente tóxicas de glifosato sobre a germinação, o crescimento, o ciclo celular e a estabilidade genômica de Lactuca sativa L., e identificar as variáveis mais sensíveis para avaliar a toxicidade deste herbicida ao biomonitor. Sementes de L. sativa foram germinadas em placas de Petri contendo uma folha de papel-filtro umedecida com 5 mL das concentrações de glifosato (1,34, 3,35, 6,70, 10,05, 13,40 mg L-1). Os controles consistiram em água destilada (negativo) e 3 mg L-1 de CuSO4 (positivo). Variáveis macroscópicas e microscópicas foram analisadas. A germinação de L. sativa não foi afetada pelas concentrações de glifosato. O comprimento da raiz e a altura da parte aérea das plantas e o índice mitótico reduziram desde a menor concentração testada. O índice de anomalias cromossômicas e a frequência de micronúcleos aumentaram, respectivamente, 3,2 e 22 vezes na presença da menor concentração de glifosato em comparação ao controle negativo. Os efeitos fitotóxicos e citogenotóxicos observados demonstram a interferência negativa do herbicida no desenvolvimento de L. sativa. O comprimento da raiz e as variáveis microscópicas foram as que apresentaram maior sensibilidade. Este estudo alerta sobre os possíveis efeitos prejudiciais que o glifosato pode provocar nos organismos não-alvo, sugerindo um maior controle quanto à utilização deste herbicida, a fim de mitigar o seu impacto ambiental.

Phytotoxic and cytogenotoxic assessment of glyphosate on Lactuca sativa L / Avaliação fitotóxica e citogenotóxica do glifosato em Lactuca sativa L

The active ingredient glyphosate is the most commercialized herbicide on the world market due to its capability in eliminating weeds. However, it can harm the development of non-target organisms and threaten environmental quality. This study analyzed the effects of potentially toxic concentrations of glyphosate on germination, growth, cell cycle and genomic stability of Lactuca sativa L., and identified the most sensitive variables for assessing the toxicity of this herbicide to this biomonitor. Seeds of L. sativa were germinated in Petri dishes containing a sheet of filter paper moistened with 5 mL of a concentration of glyphosate (1.34, 3.35, 6.70, 10.05, 13.40 mg L-1). Controls consisted of distilled water (negative) and 3 mg L-1 CuSO4 (positive). Macroscopic and microscopic variables were analyzed. The germination of L. sativa was not affected by the concentrations of glyphosate. Root length and shoot height of the plants and the mitotic index decreased from the lowest concentration tested on. The chromosomal anomaly index and frequency of micronuclei increased by 3.2 and 22 times, respectively, with the presence of the lowest concentration of glyphosate compared to the negative control. The observed phytotoxic and cytogenotoxic effects demonstrate the negative influence that glyphosate has on the development of L. sativa. Root length and microscopic variables showed the highest sensitivity. This study warns of the possible harmful effects that glyphosate can have on non-target organisms and suggests greater control over the use of this herbicide to mitigate its environmental impact.

O ingrediente ativo glifosato é o herbicida mais comercializado do mercado mundial, pela sua capacidade de eliminar as plantas daninhas. No entanto, ele pode prejudicar o desenvolvimento dos organismos não-alvo e ameaçar a qualidade do ambiente. O estudo teve como objetivo analisar os efeitos de concentrações potencialmente tóxicas de glifosato sobre a germinação, o crescimento, o ciclo celular e a estabilidade genômica de Lactuca sativa L., e identificar as variáveis mais sensíveis para avaliar a toxicidade deste herbicida ao biomonitor. Sementes de L. sativa foram germinadas em placas de Petri contendo uma folha de papel-filtro umedecida com 5 mL das concentrações de glifosato (1,34, 3,35, 6,70, 10,05, 13,40 mg L-1). Os controles consistiram em água destilada (negativo) e 3 mg L-1 de CuSO4 (positivo). Variáveis macroscópicas e microscópicas foram analisadas. A germinação de L. sativa não foi afetada pelas concentrações de glifosato. O comprimento da raiz e a altura da parte aérea das plantas e o índice mitótico reduziram desde a menor concentração testada. O índice de anomalias cromossômicas e a frequência de micronúcleos aumentaram, respectivamente, 3,2 e 22 vezes na presença da menor concentração de glifosato em comparação ao controle negativo. Os efeitos fitotóxicos e citogenotóxicos observados demonstram a interferência negativa do herbicida no desenvolvimento de L. sativa. O comprimento da raiz e as variáveis microscópicas foram as que apresentaram maior sensibilidade. Este estudo alerta sobre os possíveis efeitos prejudiciais que o glifosato pode provocar nos organismos não-alvo, sugerindo um maior controle quanto à utilização deste herbicida, a fim de mitigar o seu impacto ambiental.

Persistência na água e influência de herbicidas utilizados na lavoura arrozeira sobre a comunidade zooplanctônica de Cladocera, Copepoda e Rotifera / Water persistence and influence of herbicides utilized in rice paddy about zooplankton community of Cladocers Copepods and Rotifers

Em lavoura de arroz irrigado, é utilizada uma grande quantidade de agroquímicos que, dependendo da sua persistência a campo e toxicidade, podem contaminar corpos d’água e afetar organismos vivos. Com o objetivo de determinar o efeito de concentrações de campo dos herbicidas Clomazone, Quinclorac, Metsulfuron-methyl e Propanil na comunidade zooplanctônica (Cladocera, Copepoda e Rotifera), conduziu-se um experimento em viveiros de aqüicultura, de março a maio de 2005, na estação do outono. Nos dias 1°, 2°, 3°, 7°, 10°, 18°, 31° e 51° após a aplicação dos herbicidas, foram coletadas amostras de água para se determinarem parâmetros físico-químicos da água, concentração dos herbicidas e comunidade zooplanctônica. Os parâmetros médios da qualidade da água foram: oxigênio dissolvido (3,5mg L-1), temperatura (20,1°C), pH (6,0), dureza total (18mg L-1 de CaCO3) e alcalinidade total (9mg L-1 de CaCO3). A ordem decrescente de persistência dos herbicidas na água foi Clomazone = Quinclorac > Propanil > Metsulfuron-methyl, com média de 31, 31, 10 e 7 dias, respectivamente. Os resultados indicaram que os herbicidas provocaram poucas alterações na densidade de organismos dos grupos Rotifera e Copepoda (Adulto e Nauplio). A densidade do grupo Cladocera permaneceu baixa para todo o período experimental.

In the rice paddy field it is used a large amount of agrochemical that, depending on their field persistence and toxicity, can contaminate water bodies and may affect living organism. With the objective of determining the effect of field concentrations of Clomazone, Quinclorac, Metsulfuron-methyl and Propanil herbicides on zooplankton community (Cladocers, Copepods and Rotifers), it was carried an experiment in aquaculture ponds, during March to May 2005, in autumn season. In the 1st, 2nd, 3rd, 7th, 10th, 18th, 31th and 51th days after the herbicides application, water samples were collected to evaluate the physical chemical water parameters, herbicides concentration and zooplankton community. The water physical chemical parameters means were: dissolved oxygen (3.5mg L-1), temperature (20.1°C), pH (6.0), total hardness (18mg L-1 CaCO3) and total alkalinity (9mg L-1 CaCO3). The decreasing of herbicides persistence in water was: Clomazone = Quinclorac > Propanil > Metsulfuron-methyl with average of 31, 31, 10 and 7 days, respectively. The results indicated that the herbicides provoke little alteration in density of Rotifers and, Copepods (Adults and Nauplii). The Cladocers group density remained low for the whole experiment period.

The Environmental Effects of Genetically Modified Crops Resistant to Insects: [review] / Efeitos Ambientais de Culturas Geneticamente Modificadas Resistentes a Insetos: revisão]

Cultivares transgênicas de várias culturas estão sendo utilizadas em escala comercial em muitos países. A área dedicada ao cultivo com plantas transgênicas resistentes às pragas em todo o mundo alcançou 13 milhões de hectares em 2001. As cultivares transgênicas proporcionam benefícios, mas também apresentam riscos potenciais. As avaliações do seu impacto no ambiente são conduzidas antes da sua aprovação para uso comercial, como requerido pelas normas de biossegurança. Nesta revisão, serão discutidas as conseqüências ecológicas potenciais do uso comercial na agricultura de cultivares geneticamente modificadas que apresentam resistência aos insetos-pragas. Também serão discutidos os impactos ambientais causados pelas mudanças nas práticas agrícolas, identificando-se falhas e oportunidades de pesquisa, considerando-se essa nova ferramenta tecnológica. Os comentários e análises serão baseados no conhecimento atual que se tem dos riscos e beneficios do uso de cultivares resistentes a insetos, geneticamente modificadas, dentro do contexto dos programas de manejo integrado de pragas tradicionais.

Transgenic crops are currently being cultivated on a commercial scale in many countries. The area devoted to transgenic pest resistant varieties worldwide reached 13 million hectares in 2001. These varieties offer valuable benefits but also pose potential risks. Assessments of their impact on the environment are conducted before they are approved for commercial use, as required by the regulatory biosafety frameworks. In this review, we discuss the potential ecological consequences of the commercial use in agriculture of genetically modified insect resistant crops. We also discuss the impacts caused by the change in agricultural practices, and attempt to identify gaps and possible opportunities for research, considering this new technological tool. We based our analysis and comments on the current knowledge of the risks and benefits of these genetically modified insect resistant crops, within the context of traditional insect management strategies.