EVALUACIÓN DE LA GENOTOXICIDAD POTENCIAL DE SUELOS Y AGUA
EXPUESTOS A CONCENTRACIONES ELEVADAS DE PLAGUICIDAS
Silva Sánchez A.; García Hernández A.L.; Rodríguez Durán M.G.; Cabrera López G.
Facultad de Química / Centro de Estudios Académicos sobre Contaminación Ambiental
Universidad Autónoma de Querétaro
RESUMEN
Debido a la problemática actual en cuestiones de contaminación y riesgo ambiental se realiza la
evaluación de la genotoxicidad origina por el uso excesivo de plaguicidas (organofosforados,
carbamatos, etc), se seleccionaron dos áreas de muestreo de suelos (zamora y Jacona), con parte
de estas muestras se siembran plantas de tradescantia en macetas y se conservan en un
invernadero bajo condiciones de temperatura y humedad controladas, la parte restante de estos
sedimentos es utilizada para realizar la extracción de los plaguicidas utilizando un solvente
(DMSO), en base a una serie de experimentos de ensayo y error se llevan a cabo tratamientos de
tradescantia con distintas concentraciones de 4 plaguicidas utilizados comúnmente.
INTRODUCCIÓN
Al paso de los años y con el avance de la tecnología ha ido aumentando la contaminación
ambiental como resultado de la introducción en nuestro ambiente de un gran número de agentes
químicos sintéticos y productos industriales.
Dentro de los contaminantes las sustancias orgánicas merecen particular atención los plaguicidas
y los compuestos halogenados son los más peligrosos. Los plaguicidas son los más abundantes y
los más usados son los compuestos órganoclorados, órganofosforados y los carbamatos.
En nuestro país existen poblaciones que pueden ser impactadas por los residuos que se generan
de la actividad agrícola, tal es el caso de la región de Zamora que se encuentra ubicada en el
occidente de México en el estado de Michoacán.
El excesivo uso de plaguicidas puede ocasionar daños en la salud a la población expuesta
trabajadores, consumidores y en los habitantes de las comunidades.
En la literatura (Albert, 1997) hay numerosos casos de intoxicaciones y muertes producidas por el
mal uso de plaguicidas o por la ignorancia de las personas que están en contacto con ellos.
Además muchos de estos son compuestos lipofílicos que pueden migrar a través de la cadena
alimenticia y almacenados en el tejido adiposo. Se han encontrado niveles muy elevados de
plaguicidas en el tejido adiposo de pacientes con cáncer (Falck et al., 1992).
La mutagenicidad de los plaguicidas no está bien definida. Se han desarrollado un gran número
de bioensayos de corto plazo para determinar el daño al ADN o el daño cromosómicos por
agentes peligrosos. Entre éstos podemos citar los que utilizan plantas y en particular la planta de
Tradescantia, que ha sido un material citogenético favorable para pruebas de mutagenicidad de
compuestos químicos peligrosos. En el sistema de micronúcleos en Tradescantia el punto final es
el rompimiento de los cromosomas, el cual se revela en forma de MCN en la etapa de tétradas.
Este esquema altamente eficiente, se estableció debido a que los cromosomas de la meiosis tienen
una estabilidad más alta que los de la mitosis, y la ventaja de que las células en cada una de las
etapas de la meiosis están sincronizadas, y los tiempos son bien conocidos.
Los objetivos de este estudio fueron los de evaluar la posible genotoxicidad de los plaguicidas
aplicados en una zona agrícola, utilizando el bioensayo de inducción de micronúcleos en tétradas
de Tradescantia.
DISEÑO EXPERIMENTAL
A la fecha se ha realizado sólo un muestreo de suelo y de agua. Las muestras se colocaron en
frascos de vidrio y se preservaron como se indica en los métodos analíticos RCRA SW-846 con
el procedimiento del Manual Ambiental (ATSDR, 1989).
Los suelos fueron analizados directamente utilizando macetas con la tierra contaminada para las
plantas de Tradescantia y también se hicieron extractos utilizando como solvente DMSO en una
concentración de 5 %.
Se probaron también los plaguicidas comerciales haciendo las diluciones adecuadas para evitar
toxicidad. Las concentraciones probadas se escogieron por ensayo de prueba y error y las
concentraciones más altas son las que presentaron toxicidad.
Ensayo de micronúcleos en tétradas de Tradescantia (MCN-TRAD):
La técnica es la descrita por Ma (1983) se utilizó la clona 4430 de Tradescantia, que es un
híbrido entre T. hirsutiflora y T. subcalis. Las plantas se cultivaron en un invernadero a una
temperatura de 20-25 ªC, humedad relativa de alrededor de 75 %, periodo luz-oscuridad 16-8 hr.
Las inflorescencias se mantuvieron en vasos de plásticos o de vidrio llenos con la concentración
adecuada del plaguicida o muestra de suelo o agua a probar. Se hizo un tratamiento continuo de
30 hr. Se ha encontrado que el tiempo que tarda desde el tratamiento (profase I) hasta la etapa de
tétradas es de aproximadamente 30 hr (Taylor, 1950). Posteriormente las inflorescencias se
fijaron en una solución fresca de etanol:ácido acético 3:1, después de 24 horas de fijación, los
botones se pasaron a etanol al 70% para su conservación. Las laminillas se prepararon utilizando
el método de aplastamiento y se tiñeron con acetocarmina. Los micronúcleos se contaron en un
microscopio óptico con un aumento de 400X. Se contaron alrededor de 300 tétradas por laminilla
en 5 laminillas por cada grupo experimental. Para valorar la significancia de la frecuencia de
micronúcleos inducidos se usaron las pruebas F y de Dunnet con un nivel de confianza de 95 %.
DISCUSIÓN DE RESULTADOS
Los resultados se muestran en las Tablas y en las Figuras 1 a 6. Se muestran únicamente los
resultados de los plaguicidas control, que son de los más usados en la región estudiada. En todos
los casos a concentraciones altas hubo toxicidad, que se manifestó por marchitez y
oscurecimiento, quemado de los botones y daño celular.
Aunque a mayor concentración mayor inducción de micronúcleos, los cuatro plaguicidas
probados no mostraron una buena curva dosis-respuesta.
Concentración
(ppm)
0
114
304
342
608
685
912
1825
3644
5477
C.P.
Media Error
Estándar
1.72
0.24
2.19
0.4237
4.14
0.009
4.34
0.9
6.39
0.57
6.87
0.416
7.49
0.87
7.86
0.47
5.56
0.54
4.76
0.87
6.02
0.41
Fig. I. Genotoxicidad del clorpirifos etil en el ensayo Trad-MCN
FRECUENCIA MCN
Tabla 1. Genotoxicidad del clorpirifos etil en el ensayo Trad-MCN.
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
114
304
342
608
685
912
CONCENTRACIÓN (PPM)
1825
3644
5477
2. Genotoxicidad del Metamidofos en el ensayo Trad-MCN.
Error
Estandar
0.24
0.066
0.42
0.066
0.922
0.93
0.499
0.39
0.51
0.361
0.882
0.41
FRECUENCIA MNC
Concentracion Media
(ppm)
0
1.72
127
3.43
271
5.27
383
5.49
510
6.57
543
7.39
766
6.94
813
5.5
1355
3.59
1532
6.99
3065
8.47
C. P.
6.02
Fig II. Genotoxicidad del metamidofos en el ensayo Trad-MCN
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
766
1355
3065
Fig. III. Genotoxicidad encontrada en Zamora y Jacona
Error Estándar
Zamora
3.119
0.41
Jacona
1.14
0.169
FRECUENCIA MNC
Media
510
CONCENTRACIÓN (PPM)
Tabla 3.Muestras de Zamora y Jacona en macetas con la planta
Tradescantia
Tierras
271
4
3
2
1
0
1
Zamora-Jacona
Tabla 4. Extractos de tierra en Zamora y Jacona
Zamor
a
6.25
12.5
25
50
100
Jacona
6.25
12.5
25
50
100
2.3092
2.58
5.425
4.082
1.940
2.79
3.418
4.864
4.813
3.83
Error
Estadístic
o
0.235
0.384
0.62
0.338
0.282
0.463
0.293
0.244
0.387
0.4945
7
FRECUENCIA MNC
Dilució Media
n
Fig. IV. Genotoxicidad de los extractos de tierra de Zamora y Jacona
6
5
Zamora
4
3
Jacona
2
1
0
6.25
12.5
25
50
DILUCIONES
100
Tabla 5. Genotoxicidad del paration metílico en el ensayo Trad-MCN.
Fig. V. Genotoxicidad del Paration metílico en el ensayo Trad-MCN
12.000
0.0
357
715
1083
2167
4333
Control positivo***
Frecuencia de MCN
(%)
1.7
2.4
4.5
4.1
5.1*
8.6**
6.02
10.000
Error Estándar
0.34
0.43
0.56
0.26
0.72
1.20
0.41
FRE CUE NCIA M CN
Concentración (ppm)
8.000
6.000
4.000
2.000
0.000
357
715
1083
2167
4333
CONCENTRACIÓN (ppm )
*Significante, **Muy significante, ***O-fenilendiamina 100 mM
Tabla 6. Genotoxicidad del mancozed en el ensayo Trad-MCN
Concentracíon
Media
Error Estandar
250
4.13
0.46
500
6.00*
0.27
1000
4.24
0.26
1500
6.23*
0.59
3000
4.01
0.05
6000
12.47**
0.48
C.P.***
6.02
0.41
FRECUENCIA DE MCN
(ppm)
Fig. VI. Genotoxicidad del mancozed en el ensayo Trad-MCN
14
12
10
8
6
4
2
0
250
500
1000
1500
3000
CONCENTRACION (PPM)
*Significante, **Muy significante, ***O-fenilendiamina 100 mM
CONCLUSIONES
El proyecto aún no está concluido y hasta la fecha, en las concentraciones probadas, los resultados de la
genotoxicidad de las tierras y aguas no muestran una diferencia significativa respecto al control.
Metamidofos es el plaguicida que muestra el mayor índice de genotoxicidad.
La región de Zamora presenta niveles más altos de MNC en relación a la región de Jacona.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
EPA Environmental Monitoring Systems Laboratory, Office of Research and Development. (1983):
“Preparation of soil sampling protocol. Techniques and strategies”: Environmental Protection Agency, Las
Vegas, NV..
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Agency
Gene-Tox
Program.
Mutatation
Research
99:
173-291.
Ma TH (1982a): Tradescantia cytogenetic tests (root tip mitosis, pollen mitosis, pollen mother cell
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Nilan RA, Rosichan JL, Arenaz P, Hodgdon AL, Kleinhofs A (1981): Pollen genetic markers for
detection of mutagens in the environment. Environmental Health Perspectives 37: 19-25.Plewa MJ
(1982): Specific-locus mutation assay in Zea mays. A report of the US
Environmental Protectiion Agency Gene-tox Program. Mutatation Research 99: 317-337.
Redei GP (1980): Arabidopsis assay of environmental mutagens, In: Short–term bioassays in the analysis
of complex environmental mixtures II , Rodríguez GS, Ma TH, Pimentel D, Weinstein LH (1997):
Tradescantia bioassays as monitoring systems for environmental mutagenesis: a review. Critical Reviews
in Plant Sciences 16: 325-359.
6000
Sax K (1938): Chromosome aberration induced by X-rays. Genetics 23:494-516.
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