Destino ambiental y efectos ecológicos de los tres herbicidas más utilizados en Colombia / Environmental fate and ecological effects of the three most commonly used herbicides in Colombia / Destino ambiental e efeitos ecológicos dos três herbicidas mais comumente usados na Colômbia

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Abstract Knowledge of the environmental and transport fate of pesticides is integral to characterizing environmental exposures. Agencies such as the Environmental Protection Agency (EPA) 27 integrate the characterization of an exposure with ecological effects to determine the risks of pesticide use. The three most widely used herbicides in Colombia are glyphosate, propanil, and glufosinate ammonium. Although glyphosate had, since the early 1970's, been considered an environmentally friendly herbicide, the weight of the evidence of studies beginning in the 1990s show that inadvertent applications in wetlands can be fatal to the larvae of amphibians. Although glyphosate formulations are typically considered moderately toxic (LC50 = 1-10 ppm) for most aquatic organisms, for many amphibian species they are highly toxic (LC50 ˂ 1 ppm). This concern is compounded by the fact that Colombia has an incredibly high diversity of amphibians (746 species). In addition, chronic exposures of some amphibian species to sublethal concentrations, which are more likely found in the environment, have been shown to cause decreased survival, intersex gonads, tail damage, prolongation of time to metamorphosis, and liver lipidosis. In Colombia, aerial applications of Glyphos-Cosmo-Flux have been used since 1997 to fumigate illicit coca crops. As of 2019, the International Union for Conservation of Nature (IUCN) Red List had 285 species of amphibians in Colombia considered threatened. We found that 132 of the endangered (EN) and critically endangered (CR) amphibian species were present in 11 of the 32 Colombian departments with illegal coca plantations. Therefore, studies are needed to evaluate the impact of the coca eradication program on the amphibian population of the country. Propanil is the main herbicide used in rice fields. Despite its rapid environmental degradation ((1 day in aerobic conditions), studies on the impact of propanil have found that at projected application rates (4.5 kg/ha), within 48 hours after application, it reduces dissolved oxygen to levels critically important for survival of fish. At very low concentrations of 50 ppb or less of propanil, this effect correlates with lower phytoplankton production rather than higher community respiration. Despite being mild to moderately toxic at acute exposures, chronic exposure data also show that concentrations greater than 9 ppb affect the growth, reproduction, and development of fish and invertebrates. With respect to glufosinate ammonium, although it is highly likely to contaminate surface (runoff) and groundwater due to its physicochemical properties, data suggest that it is practically non-toxic to aquatic and terrestrial species. The acute hazard ratios were well below the level of concern, and therefore the EPA determined that the acute risk to non-target terrestrial and aquatic organisms is very low.

Resumo O conhecimento do destino ambiental e de transporte dos pesticidas é parte integrante da caracterização das exposições ambientais. Agências como a Agência de Proteção Ambiental (EPA) 27 integram a caracterização de uma exposição com efeitos ecológicos para determinar os riscos do uso de pesticidas. Os três herbicidas mais usados na Colômbia são glifosato, propanil e glufosinato de amônio. Embora o glifosato tenha sido considerado um herbicida ambientalmente correto desde o início da década de 1970, foi evidenciado por estudos iniciados na década de 1990 que aplicações inadvertidas em pântanos podem ser fatais para larvas de anfíbios. Embora as formulações de glifosato sejam tipicamente consideradas moderadamente tóxicas (CL50 = 1-10 ppm) para a maioria dos organismos aquáticos, para muitas espécies de anfíbios elas são altamente tóxicas (CL50 ˂ 1 ppm). Essa preocupação é agravada pelo fato de que a Colômbia tem uma diversidade incrivelmente alta de anfíbios (791 espécies). Além disso, foi demonstrado que exposições crônicas de algumas espécies de anfíbios a concentrações subletais, que são mais prováveis no ambiente, causam diminuição da sobrevivência, gônadas intersex, dano na cauda, prolongamento do tempo até a metamorfose e lipidose hepática. Na Colômbia, aplicações aéreas de Glyphos-Cosmo-Flux têm sido usadas desde 1997 para fumigar plantações ilícitas de coca. Em 2019, a Lista Vermelha da União Internacional para a Conservação da Natureza (IUCN) tinha 285 espécies de anfíbios na Colômbia consideradas ameaçadas. Descobrimos que 132 das espécies de anfíbios em perigo (EN) e criticamente em perigo (CR) estavam presentes em 11 dos 32 departamentos colombianos onde há mais plantações ilegais de coca. Portanto, são necessários estudos para avaliar o impacto do programa de erradicação da coca na população de anfíbios do país. O propanil é o principal herbicida usado nos campos de arroz. Apesar de sua rápida degradação ambiental ((1 dia em condições aeróbicas), estudos sobre o impacto do propanil descobriram que nas taxas de aplicação projetadas (4,5 kg / ha), ele reduz o oxigênio dissolvido a níveis criticamente importantes para a sobrevivência dos peixes em 48 horas. após a aplicação. Este efeito se correlaciona com a produção de fitoplâncton mais baixa, em vez de maior respiração da comunidade em concentrações muito baixas de 50 ppb ou menos de propanil. Apesar de ser leve a moderadamente tóxico em exposições agudas, os dados de exposição crônica também mostram que concentrações maiores que 9 ppb afetam o crescimento, a reprodução e o desenvolvimento de peixes e invertebrados. Com relação ao glufosinato de amônio, embora tenha grande probabilidade de contaminar a superfície (escoamento) e as águas subterrâneas devido às suas propriedades físico-químicas, os dados sugerem que é praticamente atóxico para as espécies aquáticas e terrestres. As razões de risco agudo estavam bem abaixo do nível de preocupação e, portanto, a EPA determinou que o risco agudo para organismos terrestres e aquáticos não visados é muito baixo.

Photosynthetic index and nitrogen assimilation in rapeseed seedlings transplanted in soil with ammonium glufosinate / Índice fotossintético e assimilação de nitrogênio em plântulas de colza transplantadas em resposta a resíduos de glufosinato presentes no solo

ABSTRACT: Herbicide application is an effective weed control method for mitigating crop yield loss; however, herbicide overuse can cause toxicity in non-target plants. The present study evaluated the effects of glufosinate at recommended dose for agricultural application (0.45 kg ha-1) and at overuse dose (0.90 kg ha-1) glufosinate application on photosynthetic performance and nitrogen assimilation of the rapeseed varieties D148 and Zhongshuang 11 (ZS11). Both glufosinate concentrations significantly decreased the content of chlorophyll and nitrogenous compounds, except free proline, and the activity of glutamine synthetase and glutamate synthase, and increased the activity of glutamic acid dehydrogenase in both varieties. When the concentration of glyphosate was 0.45kg ha-1, the nitrogen assimilation of the two varieties decreased, which indicated that the recommended dosage inhibited the nitrogen assimilation of the two varieties; however, the increase of net photosynthetic rate of D148 and the decrease of that of ZS11 mean that D148 is more tolerant to the recommended dose of glyphosate than ZS11. The 0.90 kg ha-1 dosage was toxic to both rapeseed varieties. Overall, our results indicated that herbicide overuse inhibited the photosynthetic rate and nitrogen assimilation in rapeseed seedlings, and it is essential to apply a suitable glufosinate dose based on the variety grown to minimize adverse effects on crops and environment.

RESUMO: A aplicação de herbicidas é um método eficaz de controle de ervas daninhas para mitigar a perda de produtividade das culturas. No entanto, o uso excessivo de herbicidas pode causar toxicidade em plantas não alvo. O presente estudo avaliou os efeitos da dose recomendada para aplicação agrícola (0.45 kg ha-1) e dose excessiva (0.90 kg ha-1) de glufosinato no desempenho fotossintético e assimilação de nitrogênio das variedades de colza D148 e Zhongshuang 11 (ZS11). Ambas as concentrações de glutamato diminuíram significativamente o teor de clorofila e compostos azotados, exceto a prolina livre, e a atividade de síntese da glutamina e de síntese de glutamato, e aumentaram a atividade de desidrogenase do ácido glutâmico em ambas as variedades. Quando a concentração de glifosato foi 0.45 kg ha-1, a assimilação de azoto das duas variedades diminuiu, o que indicou que a dosagem recomendada de glifosato inibiu a assimilação de azoto das duas variedades de colza. Entretanto, a taxa fotosintética líquida do D148 aumentou enquanto o do ZS11 diminuiu, o que significa que o D148 é mais tolerante a dose recomendada de glifosato do que o ZS11. A dose de 0.90 kg ha-1 de glifosato foi prejudicial para as mudas de duas variedades de colza. Em geral, os nossos resultados indicam que o uso excessivo de glufosinato inibe a taxa fotossintética e a assimilação de nitrogênio em mudas de colza, sendo essencial aplicar uma dose adequada deste herbicida com base na variedade cultivada para minimizar os efeitos adversos nas culturas e no meio ambiente.

Nuevo método para la selección rapida de plantas de banano (Musa spp. AAA cv. Grande naine) transformadas con gen bar procedentes de campo, empleando glufosinato de amonio / New method for rapid selection of banana (Musa spp. AAA cv. Grande naine) plants with bar gene in the field using ammonium gluphosinate

Los genes marcadores de la selección son ampliamente utilizados para la transformación eficiente de diferentes cultivos, sin embargo, existen muy pocas referencias sobre el desarrollo de métodos de selección temprana en campo de plantas supuestamente transformadas con marcador de selección tipo herbicidas. La presente investigación tuvo como objetivo evaluar el efecto del glufosinato de amonio a partir del herbicida Finale en los fragmentos de hojas de plantas de campo cultivados in vitro, para la selección de líneas transformadas de banano cv. Grande naine (Musa spp. AAA), con una construcción que porta como marcador de selección el gen bar. A partir del método desarrollado con el empleo de fragmentos de hojas de plantas procedentes de campo, cultivados in vitro en el medio de cultivo agar al 1% más agua y 30,0 g/l-1 de glufosinato de amonio se logró diferenciar las dos líneas transformadas del control no transformado, a partir de la expresión del gen bar. Ambas líneas fueron positivas en el análisis molecular de PCR. Estos resultados permiten disponer de una herramienta útil y simple como parte de un protocolo de transformación genética para el cultivo del banano, siendo el primer informe de este resultado a nivel internacional.

Selector marker genes are widely used for the efficient transformation of different crops; however, there are very few references on the development of early selection methods in the fields of potentially transformed plants for herbicides. The objective of this research was to evaluate the effect of ammonium gluphosinate from the herbicide Finale in leaf fragments from in vitro plants grown in the fields for the selection of putative transformed lines of banana cv. Grande naine (Musa spp. AAA), with a construction that has the bar gene as the selector marker gene. Since the method developed with the use of leaf fragments from field plants culture in vitro in the agar at 1% more water and 30.0 gl-1 ammonium gluphosinate did differentiate the two transformed lines untransformed control, from the bar gene expression. Both lines were positive in the PCR molecular analysis. These results were a useful tool and form a part of a protocol of genetic transformation for banana, being the first reported result.

Efecto del herbicida glufosinato de amonio en diferentes explantes de coffea arabica cv. Catimor / Effect of the herbicide glufosinate ammonium in explants of coffea arabica cv. Catimor

Se evaluó la sensibilidad de distintos explantes (callo embriogénico, secciones foliares, embriones somáticos en estadio torpedo y células en suspensión) de Coffea arabica cv. Catimor al herbicida glufosinato de amonio (0,5; 1; 5 y 10 mg/L), con el fin de conocer la concentración óptima a utilizar de este agente selectivo en subsiguientes experimentos de transformación genética. Se determinó que, tanto en explantes foliares como en callo y en embriones somáticos, la inhibición del crecimiento se produce a partir de 1 mg/L del herbicida. Las células en suspensión presentaron una mayor resistencia al agente de selección, ya que la concentración inhibitoria del crecimiento fue de 5 mg/L.