Biomarkers for the assessment of chlorpyrifos effects on earthworms and on soil functional parameters

Abstract

-The objective of this work was to evaluate the effects of chlorpyrifos on earthworms and on soil functional parameters. An integrated laboratory-fi eld study was performed in a wheat fi eld in Argentina, sprayed with chlorpyrifos at two recommended application rates (240 or 960 g ha -1 a.i.). Laboratory tests included neutral red retention time, comet assay (single cell gel electrophoresis), and avoidance behavior, each using the earthworm Eisenia andrei exposed in soil collected 1 or 14 days after pesticide application, and the bait-lamina test. Field tests assessed organic matter breakdown using the litterbag and bait-lamina assays. Earthworm populations in the fi eld were assessed using formalin application and hand-sorting. The neutral red retention time and comet assays were sensitive biomarkers to the effects of chlorpyrifos on the earthworm E. andrei; however, the earthworm avoidance test was not suffi ciently robust to assess these effects. Feeding activity of soil biota, assessed by the bait lamina test, was signifi cantly inhibited by chlorpyrifos after 97 days, but recovered by the 118 th day of the test. Litterbag test showed no signifi cant differences in comparison to controls. Earthworm abundance in the fi eld was too low to adequately test the sensitivity of this assessment endpoint.Index terms: Eisenia andrei, agricultural soil, fi eld assay, laboratory bioassay. Biomarcadores para a avaliação dos efeitos de clorpirifós em minhocas e em parâmetros funcionais do soloResumo -O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos do clorpirifós sobre as minhocas e sobre parâmetros funcionais do solo. Foi executado um estudo integrado campo-laboratório, em uma plantação de trigo na Argentina, onde foi aplicado clorpirifós em duas doses recomendadas (240 ou 960 g ha -1 a.i.). Os ensaios laboratoriais incluíram tempo de retenção do vermelho-neutro, ensaio cometa (eletroforese em gel de célula única) e teste de fuga, cada um com a minhoca Eisenia andrei exposta aos solos coletados 1 e 14 dias após tratamentos, e teste com a lâmina-isca. Nos bioensaios de campo, avaliou-se a decomposição da matéria orgânica em sacolas com alfafa e com a lâmina-isca. As populações de minhocas foram avaliadas no campo com uso do método de extração com formalina e remoção manual. O tempo de retenção do vermelho-neutro e o ensaio cometa foram biomarcadores sensíveis aos efeitos do clorpirifós na minhoca E. andrei; porém, o comportamento de fuga não foi efi ciente para avaliar tais efeitos. A atividade alimentar da biota do solo, avaliada pelo teste de lâmina-isca, foi signifi cativamente inibida pelo clorpirifós após 97 dias, mas recuperou-se no 118 o dia do teste. O teste de sacolas com alfafa não mostrou diferenças signifi cativas em comparação aos controles. A abundância das minhocas em campo foi muito baixa, para testar adequadamente a sensibilidade desta variável.Termos para indexação: Eisenia andrei, solos agrícolas, testes de campo, bioensaios de laboratório.

Earthworm biomarker responses on exposure to commercial cypermethrin

“…In this study TD, TL, and OTM increased significantly (P < 0.05) compared with the control at the highest cypermethrin concentration (LC 50 ) showing that cypermethrin is genotoxic to earthworms. Similar results have been shown in earthworms exposed to heavy metals such as cadmium (Cd) (Muangphra and Gooneratne, 2011), Cd and lead , chromium VI (Manerikar et al, 2008), and pesticides such as acetochlor (Xiao et al, 2006), chlorpyrifos (Piola et al, 2009), and glyphosate and paraquat (Muangphra et al, 2012). Cypermethrin also cause DNA damage in several other organisms as detected by the comet assay in Drosophila melanogaster (Mukhopadhyay et al, 2004), Wistar rat (Murkunde et al, 2012), fish Prochilodus lineatus (Simoniello et al, 2009), Swiss albino mice (Patel et al, 2006) and adult zebrafish (Jin et al, 2011).…”

Oxidative and genotoxic effects of 900MHz electromagnetic fields in the earthworm Eisenia fetida

“…Earthworms coelomocytes were extracted according to the procedure described in Piola et al (2009). Shortly, earthworms were submersed in 2 mL of phosphate buffer saline (PBS; 1.45 M NaCl, 60 mM Na 2 HPO 4 , 40 mM KH 2 PO 4 ; pH 7.0, 4 1C) and stimulated two times for 1 s with a 4.5 V battery, resulting in extrusion of coelomocytes through the dorsal pores.…”

Efeitos Tóxicos de Arsênio em Eisenia Andrei em Exposição a Solos do Entorno de Minerações de Ouro

“…O uso predominante desses organismos se deve aos seus inúmeros serviços ecológicos prestados e ao fato de ingerirem grande quantidade de solo, acumularem poluentes e representarem a maior parte da biomassa de invertebrados do solo (Plytycz et al, 2007 (Annelida: Oligochaeta), caracterizadas por ampla faixa de sensibilidade, alta disponibilidade e boa adaptação a diferentes ambientes (Piola et al, 2009). …”