Budapest, október 1. napja. WIREC Szakmai Nap. Klubhelyiség

Átírás

1 Budapest, október 1. napja WIREC Szakmai Nap Klubhelyiség

2 Budapest, október 1. napja A glifozát regényes története avagy egy korosodó gyomirtó feltámadása a GMO-k térhódításának évszázadában analitikai vizsgálatok Suszter Gabriella, László József, Palotai Zoltán, Szigeti Tamás János WESSLING Hungary Kft Budapest, Fóti út 56. suszter.gabriella@wessling.hu, laszlo.jozsef@wessling.hu palotai.zoltan@wessling.hu, szigeti.tamas@wessling.hu

3 Gyomirtas a gyomnövények által okozott kár Gyomnövények: Térparaziták Vízparaziták Tápanyag-paraziták Esetenként allelopatikus hatásúak (pl. a mezei acat) Emberre, állatra mérgezőek lehetnek Kárt okoznak: Gazdaságban Egészségben

4 A mechanikai gyomirtás munka- és energiaigénye nagy

5 A gyommentesítés nagy, élő munkerő-igényes feladat

6 Tarackbúza (Agropyron repens)

7 Tarackbúza (Elymus repens) földalatti része

8 A glifozát, mint herbicid felfedezése, szabadalmaztatása A glyphosate továbbiakban glifozát John E. Franz kémikus (Monsanto) által 1970-ben és Roundup kereskedelmi néven szabadalmaztatott herbicid. Kereskedelmi forgalmazása ben kezdődött. Alkalmazását tekintve a ROUNDUP az egyik legnagyobb mennyiségben és legszélesebb körben használható gyomirtó szer a világon. John E. Franz Monsanto 1970 a glifozát, mint herbicid felfedezője Heszky László (2013): A glifozáttoleráns transzgénikus (GM) fajták előállítása és termesztése. Agrofórum, május p

9 A glifozát szerkezete Glifozát: N-(foszfonometil)glicin gyenge sav Készítmények: izopropilamin trimetilszulfónium sók (glifozát-ipa, glifozát-tms)

10 A glifozát bomlásterméke az AMPA AMPA: Aminometil-foszforsav

11 A hatást növelő polioxi-etilén-amin (POEA) A glifozát növények felületen való megkötődését elősegítő felületaktív anyag. Toxicitása meghaladhatja a glifozátét

12 A glifozát hatásmechanizmusa Aromás aminosavak szintézisének gátlása a kloroplasztiszban

13 A glifozát herbicid tulajdonságának hatásmechanizmusa Aromás aminosavak szintézisének gátlása Triptofán Hisztidin Fenilalanin

14 A növényi kloroplasztisz keresztmetszete - fotoszintézis Külső membrán Granulóma Belső membrán Sztóma Tilakoidok

15 A sikiminsav képződése a növényekben 1/2/a Enolpiroszőlősav-3-foszfát Eritróz-4-foszfát 3-deoxyi-D-arabinóz-heptulóz-7-foszfát (DAHP) 3-dehidro-kinolinsav

16 A sikiminsav képződése a növényekben 1/2/b Enolpiroszőlősav-3-foszfát Eritróz-4-foszfát 3-deoxyi-D-arabinóz-heptulóz-7-foszfát (DAHP) 3-dehidro-kinolinsav

17 A sikiminsav képződése a növényekben 2/2 3-dehidro-kinolinsav Sikiminsav A sikiminsavat először a japán csillagánizsból (Illicium anisatum) állították elő

18 Aromás aminosavak bioszintézise 1/5 Sikiminsav Sikimát kináz enzim Enolpiroszőlősav -3-foszfát 5-enolpiruvil-sikiminsav- 3-foszfát (EPSP) Sikiminsav-3- foszfát EPSP szintáz enzim

19 Aromás aminosavak bioszintézise 2/5 Enolpiroszőlősav -3-foszfát EPSPS enzim képe

20 Aromás aminosavak bioszintézise 3/5 Az 5-enolpiruvát-sikimát-3-foszfát a korizmát-szintáz enzim hatására korizmáttá alakul A korizminsavat a korizmin mutáz enzim prefeninsavvá metabolizálja (Claisen reakció)

21 Aromás aminosavak bioszintézise 4/5 Dehidrogenáz Transzamináz Prefeninsav 4-hidroxi-fenilpiroszőlősav Tirozin

22 Aromás aminosavak bioszintézise 5/5 Dehidrogenáz Transzamináz Prefeninsav 4-hidroxi-fenilpiroszőlősav Tirozin

23 Aromás aminosavak szintézisének gátlása Az aromás aminosavak szintézise gátlásának következményei: Leáll a sejtekben a fehérjeszintézis A sikiminsav koncentrációjának toxikus növekedése Közvetett hatás a fotoszintézis leállása a kloroplasztiszokban

24 A kloroplasztiszban zajló fotoszintézis (NADPH, ATP) Glükóz +6O 2 6CO 2 + 6H 2 O + fényenergia = C 6 H 12 O 6 (szénhidrát) + 6O 2

25 A glifozát LD 50 -értéke melegvérűekre (csekély akut toxicitás) LD 50 po.: mg/ttkg fajtól függően

26 Az intenzív technológiákban elkerülhetetlen a vegyszerezés Baj van azonban a szelektivitással, rezisztenciával A herbicidekre számos kultúrnövény érzékeny

27 A Monsanto és világhírű termékei a probléma megoldása Glifozát forgalmazása 40 évvel ezelőtt GMO szója kibocsátása kb. 20 évvel ezelőtt

28 Promóter Terminátor Transzformáció : mutáns EPSP szintáz gén beépítése 1/2 Módosított génszakasz Mutált EPSPS gén Transzgén Eredeti genom a beillesztett transzgén-konstrukcióval

29 A mutáns EPSP szintáz enzim nem ismeri fel a glifozátot 1/2 N-foszfonometil-glicin Enolpiroszőlősav-3-foszfát

30 A mutáns EPSP szintáz enzim nem ismeri fel a glifozátot 2/2 N-foszfonometil-glicin Enolpiroszőlősav-3-foszfát

31 A mezőgazdasági termelés globális szintű kézbentartása

32 A világ GM vetésterületének alakulása 1996-tól 2012-ig (M ha) Az utolsó három év adataiból becsült értékek Forrás: Clive James, 2004, ISAA *GMO Compass, 2013

33 A világ GM vetésterülete és glifozát-felhasználása aránya (%) GM vetésterület % Glifozát-felhasználás %

34 A világ GM vetésterülete és glifozát-felhasználása, tonna, ha

35 A központosított mezőgazdaság profitot termel, azonban

36 GMO monokultúrák kockázatai A monokultúra kedvez a specifikus kártevők elszaporodásának; Nem-kívánatos génáramlás indulhat meg (gének megszökése pl. pollenek terjedésével kultúrnövények gyom-rokonai); A fentiek alapján szupergyomok kialakulása (Heszky L. és mtsai., Darvas B. és mtsai.); Felszaporodás a környezetben; Megjelenés az emberi vizeletben (18 EU tagállamból önkéntesek vizeletében mutatták ki: Medical Laboratory Bremen, Haferwende 12, Bremen, Germany); Kedvezőtlen élettani hatások gyanúja: teratogenitás, enzimrendszerek károsítása;

37 Glifozát-lefedettség saját számítás alapján (kb. 50g/ha) A világ átlagos felhasználása: kb. 50 g/ha glifozát A honlap alapján számításba vehető biológiaialag hasznos termőterület: 1,8 GHa/fő Népesség: 6,7 milliárd = ember Termőterület: 6,7 milliárd x 1,8 Gha = ha A honlap alapján számított glifozát-lefedettség: 2010-ben: tonna = kg glifozát globálisan felhasználva 50 g/ha

38 Glifozát-maradékok mérési eredményei (irodalmi adatok) Vizsgált minták Glifozát AMPA Felszíni vizek µg/l 1 35 µg/l Talaj szárazanyagban 0,07 40 mg/kg 0,1 9 mg/kg Üledékek 0,05 19 mg/kg 0,05 1,8 mg/kg Bogyótermésűek 1,6 19 mg/kg 0,02 0,1 mg/kg Zuzmók 45 µg/kg 2,1 mg/kg Banán <0,05 mg/kg Szárazbab 0,11 1,8 mg/kg Szárazborsó 0,17 0,5 mg/kg Lencse 0,05 3 mg/kg Szója 0,45 17 mg/kg Gabonamagvak 0,1 20 mg/kg Cukornád 0,07 0,97 Gyapot 0,46 28 mg/kg Tea 0,12 0,42 mg/kg Szálastakarmányok 225 mg/kg

39 Krónikus glifozát-expozició Toxikus hatások kétéltűeken Csökkent fejméret, Központi idegrendszer genetikai elváltozásai, A koponyát formáló sejtek pusztulása, Ízületek porcainak deformálódása; Hasonlóság a humán embrióval; Humán születési rendellenességek, Fémionokkal kelátot képez, Az ember elsődleges glifozát-maradék forrása az élelmiszer; Afrikai karmosbéka (Xenopus laevis)

40 Egy érdekesség: a glifozát megjelenése vizeletben A vizeletminták analitikai eredményeit általában a vizeletben mindig megtalálható kreatinin mennyiségére vonatkoztatva adják meg. Oka: A vizsgált komponensek mennyisége az egyén által elfogyasztott víz mennyiségétől is függ. Ezt a bizonytalanságot csökkenti a kreatininre vonatkoztatott mérési eredmények használata

41 Magyarországi vizeletminták kreatinin-tartalma Determination of Glyphosate residues in human urine samples from 18 European countries. Medical Laboratory Bemen 2013.

42 Magyarországi vizeletminták glifozát- és AMPA-tartalma Mérési határ Determination of Glyphosate residues in human urine samples from 18 European countries. Medical Laboratory Bemen 2013.

43 Analitika

44 A glifozát-maradék meghatározásának analitikai nehézségei Erősen poláros, Kicsiny molekula, Ennek ellenére nem illékony, Gyenge a fényelnyelése, Fluoreszcenciája nincsen, Fordított fázison gyenge a retenciója; Ezért ismereteink szerint kevés laboratórium vállalkozik maradékainak meghatározására.

45 Analitikai módszer mezőgazdasági termékek vizsgálatához

46 A minta-előkészítés és mérés vázlatos leírása - Élelmiszer Homogenizálás, majd 5 g minta bemérése, Extrakció hangyasavas metanollal, Centrifugálás, szűrés, Térfogat-beállítás, Bemérés a HPLC autosampler-ébe, Elválasztás Hypercarb GCB oszlopon, MS/MS (Triple Quad) detektálás, Belső standerdek: 14 C 2 és 15 N nuklidokkal jelzett glifozát standerddel, Jellemző ionátmenetek: 168/63 m/z, illetve a jelzett standerdekből 171/63 m/z; LOQ: 10 ng/g = 10 µg/kg

47 Glifozát kromatogramja 10 ng/ml

48 Spike-olt minta kromatogramja 10 µg/kg glifozáttartalommal

49 Glifozát kalibráció (2 ng/ml-100 ng/ml) 100 ng 50 ng 10 ng

50 A minta-előkészítés és mérés vázlatos leírása - Vízminta 100 ml szűrt vízminta bemérése, 10 mg/ml FMOC-Cl + puffer hozzáadása Származékképzés 4 óra alatt, Oszlop: Zorbax XDB C-8 Eluens: 50 mm NH 4 Ac + H 2 O SIM ionok: 334 (AMPA) és 392 (Glyph) m/z Scan: m/z Mérési tartomány: µg/l 100 ml vízmintából kiindulva

51 Vízmintákból származékképzés FMOC-val (Glifozát) 9-Fluorenilmetilkloroformát (FMOC) HCl kilépése N-foszfonometil-glicin (glifozát)

52 Vízmintákból származékképzés FMOC-val (AMPA) 9-Fluorenilmetilkloroformát (FMOC) HCl kilépése Aminometil-foszforsav (AMPA)

53 Glifozát és AMPA kromatogramja vízmintából Glifozát AMPA

54 Glifozát és AMPA kalibrációs görbéi vízvizsgálatokhoz Area Glifozát Area AMPA 1,4*10 7 8*10 6 8*10 6 4*10 6 2*10 6 1* ng/inj 200 ng/inj

55 További, egyedi módszerrel vizsgálható peszticidek Etefon, ciromazin, klórmekvát és mepikvát.

56 Köszönöm a figyelmet!