Новый взгляд на проблему загрязнения пестицидами: влияние глифосата и продукта его деградации аминометилфосфоновой кислоты на объекты аквакультуры в присутствии растворённого органического вещества

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 23-26-00291

НазваниеНовый взгляд на проблему загрязнения пестицидами: влияние глифосата и продукта его деградации аминометилфосфоновой кислоты на объекты аквакультуры в присутствии растворённого органического вещества

Руководитель Морозов Алексей Александрович, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биологии внутренних вод им. И.Д.Папанина Российской академии наук , Ярославская обл

Конкурс №78 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 06 - Сельскохозяйственные науки; 06-201 - Рыбный промысел

Ключевые слова аквакультура, рыбы, глифосат, аминометилфосфоновая кислота, растворённое органическое вещество, протеом, ферменты биотрансформации, антиоксидантная защита, перекисное окисление, нейротоксичность, клеточный иммунитет.

Код ГРНТИ69.25.17

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Исследования роли среды обитания для рыб имеют особую актуальность и практическую значимость в контексте аквакультуры, активно и быстро развивающейся отрасли сельского хозяйства. Для достижения поставленной Правительством РФ цели – перехода к высокопродуктивной аквакультуре – важно обладать информацией об ограничениях, которые накладывает среда обитания на рыб. Данный проект лежит в рамках одной из современных проблем – влияния агрохозяйств на качество среды водных объектов и, следовательно, на устойчивость и продуктивность аквахозяйств, оборудованных с использованием природных водных объектов. Наше исследование направлено на изучение компенсаторно-приспособительных реакций рыб, обеспечивающих структурные основы гомеостаза на молекулярном и клеточном уровнях, на действие гербицида глифосата и основного продукта его деградации аминометилфосфоновой кислоты в условиях влияния недооцененного экологического фактора – растворённого органического вещества в среде обитания. Реализация настоящего проекта по принципу от модельного тест-объекта к реальному объекту аквакультуры позволит получить новые для мирового научного знания комплексные сведения о негативных биологических эффектах и адаптивных возможностях рыб по отношению к указанным ксенобиотикам в экологически значимом диапазоне концентраций. Ожидаемые научные результаты будут получены на основании данных об изменении протеома, а также активности ферментов систем биотрансформации ксенобиотиков и антиоксидантной защиты в печени, интенсивности окислительной модификации тканей печени и мозга, реакции холинергической системы мозга и гематологических показателей у представителей карповых рыб, данио-рерио Danio rerio и обыкновенного карпа Cyprinus carpio, по результатам хронических экпериментов. Исследование имеет существенное значение применительно ко всем видам пресноводной товарной аквакультуры (пастбищной, индустриальной с использованием садков и других технических устройств на рыбоводных участках, прудовой), так как при всех этих способах выращивания объекты могут подвергаться влиянию изучаемых факторов.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Морозов А.А., Юрченко В.В. Effects of environmentally relevant concentrations of glyphosate and aminomethylphosphonic acid on biotransformation and stress response proteins in the liver of zebrafish (Danio rerio) Comparative Biochemistry and Physiology Part D: Genomics and Proteomics, Volume 53, Article 101366 (год публикации - 2024)
10.1016/j.cbd.2024.101366

2. Морозов А.А., Юрченко В.В. Changes in the liver proteome of zebrafish (Danio rerio) exposed to glyphosate and aminomethylphosphonic acid in the presence of a humic substance Pesticide Biochemistry and Physiology, Volume 204, Article 106036 (год публикации - 2024)
10.1016/j.pestbp.2024.106036

3. Морозов А.А., Юрченко В.В. Glyphosate and aminomethylphosphonic acid impact on redox status and biotransformation in fish and the mitigating effects of diet supplementation Veterinary Research Communications, Volume 48, Issue 5, Pages 2901-2914 (год публикации - 2024)
10.1007/s11259-024-10481-2

4. Морозов А.А., Юрченко В.В. Изменение протеома печени рыб под действием глифосата и аминометилфосфоновой кислоты в присутствии растворенного органического вещества Тезисы докладов научно-практической конференции "Актуальные проблемы водных экосистем и биобезопасность Западной Сибири". Тюмень: Издательство ТюмГУ-Press. Тюмень, 2024. (год публикации - 2024)

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В отчётном периоде были получены данные об изменении протеома печени, активности ферментов биотрансформации ксенобиотиков, антиоксидантной защиты и холинергической системы, интенсивности окислительной модификации в тканях печени и мозга, а также изменения лейкоцитарного профиля периферической крови сеголеток обыкновенного карпа Cyprinus carpio под влиянием экологически значимых концентраций глифосата и продукта его деградации аминометилфосфоновой кислоты в присутствии растворённого органического вещества в 28-дневном эксперименте. Наиболее выраженные изменения протеома печени рыб происходили в ответ на действие глифосата. Совместное действие гербицида и продукта его деградации не вызывало синергического эффекта. Растворённое органическое вещество заметно смягчало дестабилизирующее действие глифосата и аминометилфосфоновой кислоты. Анализ обогащения по функциональной принадлежности дифференциально экспрессированных белков показал, что глифосат и аминометилфосфоновая кислота значительно изменяли регуляцию белков, участвующих в процессах анаболизма и катаболизма, включая гликолиз, метаболизм аминокислот и жирных кислот. Кроме того, среди дифференциально экспрессированных были белки, которые отвечают за функционирование неспецифической защитной системы организма, в частности, участвующие в защите от окислительного стресса, биотрансформации и иммунном ответе. Полученные данные об активности ферментов биотрансформации ксенобиотиков и антиоксидантной защиты, а также интенсивности окислительной модификации свидетельствуют о развитии окислительного стресса под действием как самого гербицида, так и продукта его деградации. Гематологический анализ не выявил патологий клеток крови молоди карпа; воздействие изучаемых факторов вызвало изменения лейкограммы, свидетельствующие о развитии у подопытных рыб иммунного ответа на действие экологически значимых концентраций тестируемых ксенобиотиков.

Публикации

Возможность практического использования результатов
Результаты исследования могут быть использованы для формирования научного задела при разработке экологических стандартов и технологий мониторинга качества воды в водоёмах, используемых для рыбоводства, и могут быть полезны с точки зрения повышения экологической культуры общества – для образовательных кампаний о рисках загрязнения водной среды. Также результаты могут быть использованы для научного обоснования необходимости разработки альтернативных методов борьбы с сорной растительностью для обеспечения экологической безопасности страны.