Assessment of individual and associated toxic effects of herbicides based on glyphosate and imazethapyr on non-target organisms

Introdução: A disseminação de culturas de transgênicos resistentes ao glifosato levou a um aumento considerável da aplicação de formulações à base desse herbicida em lavouras brasileiras. Uma alternativa para controlar as populações de ervas daninhas tolerantes ao glifosato é a sua aplicação associada a outro herbicida, o imazetapir, que pertencente ao grupo das imidazolinonas. Considerando que, menos de 0,1% dos herbicidas aplicados às culturas atingem os seus alvos específicos, sabe-se que grandes quantidades desses compostos podem ser encontradas em diferentes compartimentos ambientais, incluindo os recursos hídricos. Objetivo: Assim, esse trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos induzidos pelas formulações comerciais Glifosato Atanor (ATN) e Imazetapir (IMZT) isolados e associados (M1, M2 e M3) sobre organismos não-alvo, através de ensaios de toxicidade aguda com semente de Cucumis sativus, microcrustáceo Artemia salina e os estágios embrio-larvais de zebrafish, incluindo a análise da citotoxicidade. Métodos: Para tanto foram realizados teste de fitotoxicidade (USEPA,1996), o ensaio com A. salina (Meyer et al., 1982 e OECD 202, 2004), teste com o estágio embrio-larval de zebrafish (OECD 236, 2013) seguido pelos ensaios de citotoxicidade (Hoechst 33342, Mitotracker red e alaranjado de acridina). Resultados: Para a germinação de C. sativus, as formulações ATN e IMZT (CE50 > 1000 mg/L) e as misturas de ATN + IMZT não foram fitotóxicas. Já para o crescimento da raiz, o IMZT (CE50 = 0,37 mg/L) foi mais fitotóxico do que o ATN (CE50 = 1,97 mg/L), e as misturas de ATN + IMZT apresentaram taxa de crescimento de 37,9; 24,7 e 17,2%, respectivamente. Apenas ATN induziu toxicidade aguda significativa para A. salina (CL50-48h = 9,62 mg/L) e as misturas não induziram efeitos significativos sobre a letalidade ( 55 mg/L). Ambas as formulações inibiram a inflação da bexiga natatória com CE50-120h de 26,94 mg/L (ATN) e 53,87 mg/L (IMZT). Tanto as formulações individuais ATN e IMZT como as misturas de ATN + IMZT mostraram uma redução na porcentagem de fluorescência em células coradas com Hoechst, sugerindo a perda de DNA. ATN e IMZT também reduziram o potencial mitocondrial das larvas expostas a 5 e 50 mg/L, além de células marcadas com alaranjado de acridina em regiões de cabeça, tronco e cauda nas menores concentrações. As misturas de ATN + IMZT não induziram efeitos letais e subletais significativos, mas alteraram o conteúdo de DNA e o potencial mitocondrial em células de zebrafish. Conclusões: Portanto, as formulações ATN e IMZT e as misturas de ATN + IMZT (M2 e M3) foram fitotóxicas para o crescimento da raiz de C.sativus. ATN foi mais tóxica do que IMZT para A. salina, e apenas a M3 foi tóxica para essa espécie. Apesar das formulações ATN e IMZT serem embriotóxicas para zebrafish, as misturas de ATN+IMZT não induziram toxicidade aguda. A nível celular, ATN e IMZT em baixas concentrações foram citotóxicas com efeitos sobre o núcleo e mitocôndrias e ainda acumularam células apoptóticas em algumas regiões do corpo das larvas de zebrafish. Introduction: The dissemination of transgenic crops resistant to glyphosate led to a considerable increase in the application of formulations based on this herbicide in Brazilian crops. An alternative to control populations of glyphosate tolerant weeds is its application associated with another herbicide, imazethapyr, which belongs to the group of imidazolinones. Considering that less than 0.1% of herbicides applied to crops reach their specific targets, it is known that large quantities of these compounds can be found in different environmental compartments, including water resources. Objective: Thus, the objective of this work was to evaluate the effects induced by the commercial formulations Glifosato Atanor (ATN) and Imazetapir (IMZT) isolated and associated (M1, M2 and M3) on non-target organisms through acute toxicity tests with Cucumis sativus, microcrustacean Artemia salina and the embryo- larval stages of zebrafish, including cytotoxicity analysis. Methods: For this purpose, the test with A. salina (Meyer et al., 1982 and OECD 202, 2004), embryo-larval stage of zebrafish (OECD 236, 2013), cytotoxicity assays (Hoechst 33342, Mitotracker red and acridine orange). Results: For the germination of C. sativus, the ATN and IMZT formulations (EC50> 1000 mg / L) and mixtures of ATN + IMZT were not phytotoxic. For the root growth, the IMZT (EC50 = 0.37 mg / L) was more phytotoxic than the ATN (EC50 = 1.97 mg / L), and the ATN + IMZT mixtures had a growth rate of 37.9; 24.7 and 17.2%, respectively. Only ATN induced significant acute toxicity to A. salina (LC50-48h = 9.62 mg/L) and the mixtures did not induce significant effects on the lethality ( 55 mg/L). Both formulations inhibited swim bladder inflation with EC50-120h of 26.94 mg/L (ATN) and 53.87 mg/L (IMZT). Both the individual ATN and IMZT formulations as well as the ATN + IMZT mixtures showed a reduction in the percentage of fluorescence in Hoechst stained cells, suggesting the loss of DNA. ATN and IMZT also reduced the mitochondrial potential of larvae exposed to 5 and 50 mg/L, as well as acridine orange stained cells in head, trunk and tail regions at the lowest concentrations. Mixtures of ATN + IMZT did not induce significant lethal and sublethal effects but altered DNA content and mitochondrial potential in zebrafish cells. Conclusions: Therefore, ATN and IMZT formulations and mixtures of ATN + IMZT (M2 and M3) were phytotoxic for C. sativus root growth. ATN was more toxic than IMZT to A. salina, and only M3 was toxic to this species. Although the ATN and IMZT formulations were embryotoxic to zebrafish, the ATN + IMZT mixtures did not induce acute toxicity. At the cellular level, ATN and IMZT at low concentrations were cytotoxic with effects on the nucleus and mitochondria and still accumulated apoptotic cells in some regions of the body of zebrafish larvae. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES