Efectos del insecticida organofosforado clorpirifos sobre el

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL NORDESTE
Comunicaciones Científicas y Tecnológicas 2000
Efectos del insecticida organofosforado clorpirifos sobre el crecimiento y morfología
de Selenastrum capricornutum Printz (Chlorophyta)
Asselborn, Viviana M.1 - Zalocar de Domitrovic, Yolanda1 - Parodi, Elisa2
1- Cátedra de Botánica Sistemática Celulares - Facultad de Cs. Exactas y Naturales y Agrimensura - UNNE.
Centro de Ecología Aplicada del Litoral (CONICET)
CECOAL - CC. 291- (3400) Corrientes - Argentina.
Tel./Fax: +54 (03783) 454418 / 454421 - E-mail: [email protected]
2- Lab. Ecología Acuática - Dpto. Biología, Bioquímica y Farmacia - Universidad Nacional del Sur
Instituto Argentino de Oceanografía (IADO-CONICET) - (8000) Bahía Blanca - Argentina.
ANTECEDENTES
En la actualidad los insecticidas organofosforados han reemplazado en gran parte a los hidrocarburos
clorados. Los compuestos organofosforados son generalmente más tóxicos en términos de toxicidad aguda,
pero son degradados más rápidamente (Bull & Hathaway, 1986).
Debido a la falta de investigaciones adecuadas hay una tendencia a asumir que la presencia de compuestos
organofosforados tiene menor consecuencia en los sistemas acuáticos. Sin embargo muchos estudios han
demostrado la persistencia y acumulación del insecticida organofosforado fenitrotion, especialmente en
plantas acuáticas. Por otra parte existen antecedentes de que las algas poseen una alta capacidad de concentrar
insecticidas desde el medio (Yi-xiong & Bo-Zen, 1987).
El Clorpirifos (0,0- dietilfosforotioato de 0-3,5,6- tricloro-2-piridilo) es uno de los insecticidas
organofosforados más empleado en las actividades agrícolas de la Argentina. El sitio de acción primaria de
este insecticida en los animales, al igual que de otros insecticidas organofosforados, es la enzima
colinesterasa, a la cual inactivan por fosforilación (CASAFE, 1999).
El objetivo de este trabajo fue evaluar los efectos de distintas concentraciones del insecticida Clorpirifos bajo
el formulado comercial Biothrina® sobre el crecimiento y morfología de la microalga test Selenastrum
capricornutum Printz.
MATERIALES Y METODOS
Los cultivos de Selenastrum capricornutum fueron obtenidos de la algoteca de la Universidad Federal de São
Carlos (SP, Brasil) y mantenidos en cultivos mediante repiques mensuales en Medio Básico de Bold (Stein,
1973).
A partir de estas cepas se preparó un cultivo “stock” el cual fue incubado durante 7 días, a fin de obtener un
cultivo en una fase temprana de crecimiento exponencial, a temperatura de 24 ± 2 ºC, con iluminación
continua (2300 lux), utilizándose tubos fluorescentes del tipo “blanco-frío”.
A partir del formulado comercial Biothrina, que contiene 10% del producto activo se prepararon las
siguientes concentraciones de Clorpirifos: 9,37; 18,75; 37,5; 75 y 150 mg l-1, más un cultivo Control en
ausencia del Tóxico. A todos los tratamientos se les agregó un inóculo inicial de 5x104 células de S.
capricornutum/ml completando 100 ml con medio de cultivo en Erlenmeyers de 250 ml de capacidad. Todos
los ensayos se realizaron por duplicado, sin recambio de medio (estático) y en las mismas condiciones de luz,
temperatura y agitación que los cultivos stock.
La densidad celular fue determinada mediante recuentos con cámara de Neubauer, cada 24 horas, durante las
96 horas que duró el ensayo.
Los parámetros evaluados fueron: número de células, tasa de crecimiento, tiempo de generación y porcentaje
de inhibición del crecimiento.
Los valores de CE50 (Concentración efectiva 50) y los intervalos de confianza (95%) para cada tiempo de
exposición fueron calculados mediante un programa de análisis Probit (Finney, 1971).
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La evaluación de las respuestas de las microalgas en las diferentes concentraciones del insecticida ensayadas
y el cultivo Control, se realizó mediante ANOVA de un factor con un nivel de p<0,05 en combinación con el
test de Tukey (Zar, 1996).
Para la determinación del volumen celular de las microalgas, cada 24 horas, se midieron 30 células de cada
uno de los tratamientos y del cultivo Control. Los datos fueron analizados mediante el empleo de test no
paramétricos: Kruskal-Wallis en combinación con el test de Comparación Múltiple tipo Tukey (Zar, op. cit.).
DISCUSION DE LOS RESULTADOS
a) Efectos sobre el crecimiento
Durante las primeras 48 horas de exposición concentraciones de 9,37 y 18,75 mg l-1 de Clorpirifos no
afectaron significativamente el crecimiento de las poblaciones de Selenastrum capricornutum. En cambio,
concentraciones mayores (37,5; 75 y 150 mg l-1) afectaron significativamente el crecimiento algal con
respecto al cultivo Control (ANOVA, Test de Tukey, p<0,05).
A las 72 y 96 horas, en todos los tratamientos se observó menor crecimiento con respecto al Control
(ANOVA, Test de Tukey, p<0,05) (Fig. 1).
Una tasa de crecimiento significativamente menor (ANOVA, Test de Tukey, p<0,05) se registró en las
poblaciones expuestas a las distintas concentraciones ensayadas respecto al cultivo Control. El mismo
comportamiento se registró en el tiempo de generación.
El mayor porcentaje de inhibición del crecimiento (94%) se observó a las 96 horas con una concentración de
150 mg l-1 de Clorpirifos. Porcentajes elevados de inhibición con esta concentración ya fueron observados
desde el inicio del bioensayo. La concentración Efectiva 50 (CE50) a las 96 horas de exposición fue de 14,45
mg l-1 de Clorpirifos.
El insecticida Clorpirifos de acuerdo al grupo fosfórico que presenta es un fosforotioato. Wong & Chang
(1988) postularon que existiría una relación entre la estructura química y la toxicidad de los insecticidas
organofosforados: los insecticidas que poseen el grupo fosforotioato serían más tóxicos que aquellos que
poseen el grupo fosoforoditioato. Los mencionados autores hallaron que los insecticidas Diazinon y
Quinalfos, los cuales son fosforotioatos, fueron más tóxicos para el crecimiento y la síntesis de clorofila a de
Chlamydomonas reinhardtii (mt +), que el Malatión, Dimetoato y Fentoato, todos pertenecientes al grupo de
los fosforoditioato.
De acuerdo a estas generalidades el Clorpirifos estaría ubicado dentro de los insecticidas organofosforados
más tóxicos. En este estudio concentraciones de 9,37 mg l-1 de Clorpirifos afectaron significativamente el
crecimiento de S. capricornutum. Si bien no hay datos sobre los efectos del Clorpirifos en otras especies de
cloroficeas, Stratton (1987) señaló una reducción de la diversidad específica de diatomeas (Bacillariophyta)
con concentraciones comprendidas entre 0,25 y 2 mg l-1 de Clorpirifos.
Asimismo en estudios de toxicidad utilizando Aequidens portalegrensis, una especie de pez, como organismo
test, bajas concentraciones de Clorpirifos (140, 250 y 450 µg l -1) produjeron una mortalidad del 100%
(Domitrovic, 1997).
b) Efectos sobre la morfología.
Al inicio del bioensayo (24 horas de exposición) no se encontraron diferencias estadísticamente significativas
en el biovolumen de las células entre los distintos tratamientos con Clorpirifos y el cultivo Control (Fig. 2a),
observándose células normales.
Al finalizar el bioensayo (96 horas) en todas las concentraciones evaluadas, excepto en la mínima (9,37
mg l-1), las células presentaron numerosos gránulos citoplasmáticos, coloración verde pálido y un tamaño
significativamente mayor que el cultivo Control (Fig. 2b). Alteraciones más importantes se observaron en
concentraciones de 75 y 150 mg l-1 de Clorpirifos, con células deformes, aparente destrucción del cloroplasto
y abundantes gránulos citoplasmáticos.
No hay antecedentes bibliográficos de efectos del Clorpirifos sobre la morfología de microalgas.
En estudios realizados con otros insecticidas organofosforados, como el Fenitrotion, Kent & Weinberger
(1991) señalaron que concentraciones de 1 y 10 mg l-1 produjeron un aumento significativo del volumen
celular de Selenastrum capricornutum, Chlamydomonas segnis y Chlorella pyrenoidosa. También fueron
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encontradas células gigantes, 2 a 5 veces más grandes que las normales, de Skeletonema costatum en
tratamientos con el insecticida organofosforado Ethoprop (Walsh & Alexander, 1980).
CONCLUSIONES
En el presente estudio se encontró que bajas concentraciones de Clorpirifos (9,37 mg l-1) ejercieron un efecto
inhibitorio del crecimiento algal y concentraciones mayores (150 mg l-1) prácticamente inhibieron totalmente
el crecimiento de la microalga verde Selenastrum capricornutum.
Si bien el Clorpirifos inhibió fuertemente el crecimiento de la microalga este efecto fue algistático y no
alguicida ya que las células expuestas a 150 mg l-1 recuperaron su crecimiento, después de ser transferidas a
medio de cultivo nuevo.
Las células expuestas a altas concentraciones del insecticida Clorpirifos presentaron cambios en la
morfología, aumento significativo de tamaño, abundantes gránulos citoplasmáticos y marcada
depigmentación.
BIBLIOGRAFIA
BULL, D. & D. HATHAWAY, 1986. Pragas e venenos: Agrotóxicos no Brasil e no Terceiro Mundo. Ed.
Vozes/Oxfam/Fase, 235 p.
CASAFE (Cámara de Sanidad Agropecuaria y Fertilizantes), 1999. Guía de Productos Fitosanitarios para la
República Argentina. 6ta Ed. Argentina, 1600 p.
DOMITROVIC, H. A., 1997. Histología e histopatología de Aequidens portalegrensis (Hensel 1870): 1.
Morfología normal y patologías normales. 2. Ensayos con agentes terapéuticos y pesticidas. Universidad
de Buenos Aires, Facultad de Ciencias Veterinarias, 266 p. (Tesis Doctoral).
FINNEY, D. J., 1971. Probit analysis. Cambridge University Press, London. 3a ed., 702 p.
KENT, R. A. & P. WEINBERGER, 1991. Multibiological - Level Responses of Freshwater Phytoplankton to
Pesticides Stress. Environmental Toxicology and Chemistry, 10: 209-216.
STEIN, J. R., 1973. Handbook of Phycological Methods. Culture Methods and growth measurements.
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STRATTON, G. W., 1987. The Effects of pesticides and heavy metals towards phototrophic microorganisms.
Rev. Environ. Toxicol. E. Hodgson (ed) 3: 71-147.
WALSH, G. & S. V. ALEXANDER, 1980. A marine algal bioassay method results with pesticides and
industrial wastes. Water, Air, and Soil Pollution 13: 45-55.
WONG, P. K. & L. CHANG, 1988. The effects and organophosphorus insecticides on growth,
photosynthesis, and chlorophyll a synthesis of Chlamydomonas reinhardtii (mt+). Environmental
Pollution 55: 179-189.
YI-XIONG, L. & S. BO-ZEN, 1987. Accumulation, degradation and biological effects of lindane on
Scenedesmus obliquus (Turp.) Kütz. Hydrobiología 153: 249-252.
ZAR.J. H., 1996. Biostatistical Analysis. 3ra Ed. Prentice Hall. Upper Saddle River, New Jersey,
662 p.
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Fig. 1Crecimiento
(cél ml-1) de las
poblaciones de
Selenastrum
capricornutum
expuestas a
distintas
concentraciones
de Clorpirifos
(mg l-1) durante
96 horas.
3500
3000
Cél. ml-1 x 103
2500
2000
Control
9,37 mg/l
18,75 mg/l
37,5 mg/l
75 mg/l
150 mg/l
1500
1000
500
0
0
24
48
72
96
Tiempo (horas)
180
Fig. 2- Biovolumen (µm 3)
de Selenastrum
capricornutum en el
cultivo Control y en las
distintas concentraciones
de Clorpirifos, a) a las 24
horas de exposición, b) a
las 96 horas de exposición.
* Significativamente
diferente al cultivo Control
(p<0,05).
±Std. Dev.
a)
150
Mean
µm3
120
90
60
30
0
Control
9,37
18,75
37,5
75
150
Concentración Clorpirifos (mg l-1)
b)
800
720
±Std. De v.
640
Me a n
*
µm3
560
480
400
*
320
240
*
*
18,75
37,5
160
80
0
C o n trol
9,37
75
Concentración Clorpirifos (mg l-1)
150