Effect of malachite green on density, growth, survival, neonate production and molting of freshwater cladocerans, Daphnia magna and Ceriodaphnia quadrangula

Document Type : Research Paper

Authors
Fatemeh Sadat Ahmadi
Safiollah Heidari
Department of Natural Resources, Isfahan University of Technology, Isfahan 84156-83111, Iran
10.22034/jar.2024.8374.1964
Abstract
Pesticides are the main environmental pollutants that destroy non-target living organisms in aquatic environments, especially planktonic populations, and endanger human health through the food chain. In this study, the effects of different concentrations of malachite green (MG) on growth, density, survival, molting and neonate production of two species of freshwater cladocerans, Daphnia magna and Ceriodaphnia quadrangula were evaluated. A completely randomized experimental design with five treatments of MG, including concentrations of 0, 0.1, 0.3, 0.5 and 0.8 mg/L in triplicates at a temperature of 21 °C were evaluated. The cladocerans were fed with algae Scenedesmus quadricauda and Chlorella vulgaris. The results showed that different concentrations of MG have a significant effect on survival, population density, specific growth, number of neonates and molting production in C. quadrangula and D. magna (P<0.05). The lowest molting, number of neonates, percentage of survival, population density and specific growth of C. quadrangula were 21.7 times, 40.3 individuals, 53.3 percent, 10.8 individuals and 3.6 per day at 0.8 mg/L of MG, respectively. Correspondingly, those mentioned parameters for D. magna were obtained 12 times, 33.3 individuals, 37.3 percent, 16.1 individuals and 1.8 /day at a concentration of 0.8 mg/L of MG, respectively. Based on the significant differences between the treatments containing MG and those without MG (0 mg/L MG, control treatment), it can be concluded that MG causes a decrease in reproductive performance, growth and molting in examined aquatic zooplankton.

Keywords

Subjects

تأثیر مالاشیت‌گرین بر تراکم، رشد، بقاء، تولید نئونات و پوست‌اندازی در آنتن‌منشعب‌های آب شیرینDaphnia magna  و Ceriodaphnia quadrangula

امیدوار فرهادیان*، فاطمه سادات احمدی، صفی اله حیدری

ایران، اصفهان، دانشگاه صنعتی اصفهان، دانشکده منابع طبیعی، گروه شیلات

تاریخ دریافت: 19/11/1402          تاریخ پذیرش: 09/08/1403

چکیده

آفت‌کش‌ها از آلاینده‌های محیطی اصلی‌اند که موجودات زنده غیر هدف محیط‌های آبی و به ویژه جمعیت­های پلانکتونی را از بین می‌برند و از طریق تجمع در زنجیره غذایی سلامت انسان را نیز به خطرمی‌اندازد. در این مطالعه تأثیر غلظت­های مختلف مالاشیت‌گرین بر رشد، تراکم، بقاء، پوست‌اندازی و تولید نئونات در دو گونه آنتن‌منشعب آب شیرین Daphnia magna و Ceriodaphnia quadrangula مورد ارزیابی قرارگرفت. آزمایش­ها به‌صورت طرح کامل تصادفی با پنج تیمار از مالاشیت‌گرین شامل غلظت­های صفر، 1/0، 3/0، 5/0 و 8/0 میلی­گرم در لیتر در سه تکرار در دمای 21 درجه سانتی­گراد مورد ارزیابی قرار گرفتند. آنتن­منشعب­ها با استفاده از جلبک Scenedesmus quadricauda و Chlorella vulgaris تغذیه شدند. نتایج نشان داد که غلظت­های مختلف مالاشیت‌گرین تأثیر معنی‌داری بر بقاء، تراکم جمعیت، رشد ویژه، تعداد نئونات و دفعات پوست­اندازی در
C. quadrangula و D. magna دارد (05/0P<). کمترین دفعات پوست‌اندازی، تعداد نئونات، درصد بقاء، تراکم جمعیت و رشد ویژه C. quadrangula به ترتیب 7/21 نوبت، 3/40 فرد، 3/53 درصد، 8/10 فرد و 6/3 بر روز در غلظت 8/0 میلی‌گرم در لیتر از مالاشیت‌گرین بود. متناظراً، شاخص‌های مذکور برای D. magna 12 نوبت، 3/33 فرد ، 3/37 درصد ، 1/16 فرد و 8/1 بر روز در غلظت 8/0 میلی‌گرم در لیتر از مالاشیت‌گرین حاصل شد. بر اساس تفاوت‌های معنی‌دار بین تیمارهای حاوی مالاشیت‌گرین و فاقد آن (تیمار شاهد، صفر میلی‌گرم در لیتر) می­توان نتیجه­گیری کرد که مالاشیت گرین باعث کاهش عملکرد تولیدمثلی، رشد و پوست‌اندازی در زئوپلانکتون‌های آبی می‌شود.

واژه های کلیدی: آنتن منشعب‌ها، پوست­اندازی، تولید مثل، رشد، مالاشیت گرین

* نویسنده مسئول، تلفن: 03133913564  ، پست الکترونیکی: omfarhad@iut.ac.ir

مقدمه

 

آب‌های سطحی به‌وسیله بسیاری از مواد شیمیایی مصنوعی و انسان‌ساخت آلوده شده‌اند که این مواد می‌توانند جمعیت‌های طبیعی آب‌ها را تحت ‌تأثیر قرار دهند. آفت‌کش‌ها از عمده‌ترین آلاینده‌های محیطی هستند که با تأثیر بر موجودات زنده غیرهدف و ایجاد اختلال در شبکه‌های غذایی باعث عدم تعادل در کل اکوسیستم می‌گردند (7). از بین موجودات زنده، زئوپلانکتون‌ها به‌عنوان یکی از موجودات حساس‌ در برابر مواد شیمیایی سمی غالباً در آزمایش‌های سم‌شناسی مورد استفاده قرار می­گیرند. زئوپلانکتون‌ها شاخص­های بسیار مناسب از شرایط محیطی هستند زیرا میزان اکسیژن محلول آب، مقدار مواد غذایی، آلودگی­های سمی و حتی صید زیاد بر پراکنش آن‌ها تأثیر می‌گذارد (2 و 8). از بین زئوپلانکتون‌ها، آنتن‌منشعب‌ها (Cladocera) به لحاظ قابلیت دسترسی در اکوسیستم‌های آبی، وجود اندازه‌های متفاوت، سرعت تکثیر، ارزش غذایی مناسب، محتوای آنزیم‌های گوارشی، انرژی زیاد، قابلیت پرورش ارزان و تحمل به تغییرات محیطی از قبیل دما و دوره نوری باعث شده تا به‌عنوان یکی از گزینه‌های بسیار مهم در مطالعات زیست‌شناختی و آبزی‌پروری مورد استفاده قرار گیرند (1). فاکتورهای مؤثر بر رشد و تولیدمثل آنتن منشعب­ها شامل دما، کمیت و کیفیت مواد غذایی، نور و آلاینده‌ها هستند (1 و 22). یکی از مهم‌ترین گروه آلاینده‌ها، آلاینده­های آلی کم‌مقدار و آلاینده‌های نوظهور شامل آفت­کش­ها، حشره­کش­ها، قارچ‌کش­ها هستند که بیشترین میزان مصرف را دارند. یکی از آفت‌کش‌هایی که به‌طور گسترده‌ در صنعت آبزی‌پروری برای مقابله با عفونت‌های باکتریایی، قارچی و انگلی در تخم و لارو ماهیان به ویژه در مراحل انکوباسیون تخم و لارو مورداستفاده قرار می‌گیرد، مالاشیت‌گرین (تری فنیل متان یا سبز بازی 4، بدون عنصر روی) است (25). مالاشیت‌گرین دارای ثبات زیست‌محیطی و سمیت حاد برای بسیاری از جانوران آبزی و خشکی‌زی است، زیرا مشخص‌شده که برای سلول‌های پستانداران سمی بوده و ممکن است موجب تشکیل تومور کبدی گردد (5). مالاشیت‌گرین و فرم احیایی آن یعنی لوکومالاشیت‌گرین در بافت‌های خوراکی ماهیان به مدت طولانی باقی می‌ماند؛ ازاین‌رو مشکلات زیست‌‌محیطی و سلامتی انسانی در مورد تجمع مالاشیت‌گرین در اکوسیستم‌های آبی و خشکی وجود دارد (10 ، 18). آثار زیان‌آور متعددی از قبیل سرطان­زایی، جهش­زایی، شکست کروموزوم و کاهش درصد لقاح مولدین در قزل‌آلای رنگین‌کمان پس از استفاده مالاشیت گرین برای کنترل عفونی مشاهده شده است (18). تغییر شکل کروموزومی در تخم ماهیان آب شیرین، کاهش شدید بازماندگی تخم‌ها، تأخیر زمان هچ تخم‌ها و ناهنجاری در نخاع، سر، باله و دم در لاروهای قزل‌آلای رنگین­کمان تفریخ شده از تخم­های تیمار شده با مالاشیت گرین وجود دارد. مالاشیت گرین به‌صورت یک سم برای آنزیم تنفسی عمل کرده و موجب مشکلات شدید تنفسی در قزل­آلای رنگین­کمان و تیلاپیای نیل (Oreochromis niloticus) گردیده است (15). اگرچه استفاده از مالاشیت گرین به خاطر خطرات احتمالی آن برای مصرف‌کنندگان شامل تأثیرات آن بر سیستم ایمنی و تولیدمثلی و نیز نقش آن در سرطان‌زایی و ویژگی سمیت ژنومی آن در برخی کشورها ممنوع شده است، اما امروزه در بسیاری از کشورها از آن در صنعت آبزی­پروری استفاده می­گردد که ازیک‌طرف به خاطر ارزانی، موثربودن و دسترسی آسان به مالاشیت‌گرین به‌عنوان یک آفت‌کش بوده و از طرف دیگر به علت افزایش رو به رشد استفاده از رنگ­ است که خود معلول رشد چشمگیر صنعتی شدن جوامع و علاقه انسان­ها به رنگ است (13). بررسی تأثیرات مالاشیت­گرین بر بی‌مهرگان آبزی از قبیل آنتن‌منشعب‌ها می‌تواند اطلاعات مهمی را در خصوص چگونگی تأثیرات آن بر رشد، بقاء، پوست‌اندازی و تولیدمثل به ارمغان بیاورد. این مطالعه با هدف بررسی اثرات مالاشیت‌گرین بر رشد، بقاء، پوست‌اندازی، تراکم جمعیت و تولید نئونات (نوزاد آنتن‌منشعب) در دو گونه آنتن‌منشعب معمول در آب‌های شیرینDaphnia magna  و Ceriodaphnia quadrangula انجام شد.

مواد و روشها

پرورش آنتن‌منشعب‌ها: آنتن‌منشعب‌های استفاده ‌شده در این آزمایش به‌صورت زنده همراه با سایر زئوپلانکتون­ها از دریاچه سد حنا واقع در 20 کیلومتری شهرستان سمیرم، استان اصفهان با تور پلانکتون‌گیری با اندازه چشمه 40 میکرون جمع­آوری و سپس به آزمایشگاه شیلات دانشکده منابع طبیعی دانشگاه انتقال داده شد. آنتن‌منشعب‌ها به مدت دو روز در همان آب جمع‌آوری‌شده از محل نمونه‌برداری با شرایط دمایی ثابت و هوادهی برای جلوگیری از استرس نگه‌داری شد و سپس بر اساس کلید شناسایی  متداول آب شیرین جداسازی شد. دو استوک خالص از D. magna و C. quadrangula تهیه و سپس تحت شرایط کنترل‌شده شامل دمای 21 درجه سانتی­گراد، شرایط نوری 12:12، آب فیلتر و اتوکلاو شد و با هوادهی مناسب به ظروف 10 لیتری انتقال یافت. در طی این دوره غذای مخلوط S. quadricauda و C. vulgaris (با نسبت 50:50 برحسب تعداد) برای تغذیه زئوپلانکتون­ها مورد استفاده قرار گرفت. جلبک­های سبز Scenedesmus quadricauda و Chlorella vulgaris با استفاده از محیط کشت BBM (Bold`s Basal Medium) در ارلن مایرهای 5 لیتری کشت داده شدند (1 و 4). جلبک­ها در مرحله رشد سریع، از طریق سانتریفیوژ کردن مورد برداشت قرار گرفتند و بعد از سانتریفیوژ در دمای 4 درجه سانتی­گراد نگهداری شدند تا جهت تغذیه آنتن‌منشعب‌های C. quadrangula و D. magna مورد استفاده قرار گیرند. هر روز قبل از تغذیه، با استفاده از پیپت، نمونه­های زئوپلانکتونی از محیط پرورش جدا شد و آب محیط پرورش با استفاده از قیف جداکننده تمیز شد و باقی‌مانده غذا از محیط خارج شد. تعویض کامل آب محیط کشت به‌صورت هفتگی انجام شد.

روش انجام آزمایش: استوک مالاشیت گرین به‌وسیله انحلال 1/0گرم از ماده جامد کریستالی نمک اگزالات مالاشیت گرین (Merck, Germany) در یک لیتر آب مقطر تهیه گردید. سایر محلول­های مورداستفاده در این تحقیق با رقیق­سازی استوک اولیه مالاشیت گرین در گستره غلظت 8/0-1/0 میلی­گرم در لیتر تهیه و در آزمایش‌ها مورد استفاده قرار گرفت. در این تحقیق تیمارها با پنج غلظت از مالاشیت گرین شامل صفر، 1/0، 3/0، 5/0و 8/0 میلی­گرم در لیتر و با سه تکرار انجام گرفت. آزمایش در ویال‌های شفاف 50 میلی­لیتری انجام و به ازای هر 10 میلی­لیتر یک زئوپلانکتون بالغ به‌طور تصادفی از استوک اولیه در ویال‌ها قرار داده شد. شرایط نوری (12 ساعت نور/ 12 ساعت تاریکی)، دمایی (21 درجه سانتی‌گراد) و تغذیه جلبکی مخلوط برای کلیه تیمارها یکسان بود. با توجه به دمای آب و همچنین شرایط نوری آزمایش برای یک دوره 20 روزه در نظر گرفته شد تا آنتن‌منشعب‌های موردنظر بتوانند اندازه جمعیت خود را برای لااقل سه دوره تولیدمثلی افزایش دهند (11، 25). شرایط دمایی در دوره آزمایش ثابت و در محدوده دمایی 21 درجه سانتی‌گراد حفظ شد. آزمایش به‌صورت جمعیتی انجام شد، بدین‌صورت که بالغین و نئونات­های (نوزادان تازه متولدشده زئوپلانکتون­ها)  حاصل از تولیدمثل غیرجنسی در کنار هم تا پایان دوره آزمایش نگه‌داری ­شدند. پس از شمارش نئونات­ها، تعداد تلفات و دفعات پوست­اندازی، نئونات­ها و بالغین همراه یکدیگر در ویال­های آزمایش نگهداری گردید. در طول دوره آزمایش سعی بر این شد که دما، میزان غذادهی، غلظت و حجم محلول آزمایش، شرایط نوری و کیفیت آب برای تمامی تیمارها به‌صورت پایداری حفظ گردد. تیمارها هر دو روز یک‌بار بررسی و در هر بررسی، تعداد زئوپلانکتون­های بالغ، تعداد نئونات­ها، تعداد تلفات، دفعات پوست­اندازی و تعداد کل زئوپلانکتون‌های زنده در محیط پرورش شمارش و ثبت ­گردید. پس از ثبت و شمارش شاخص رهای مورد‌نظر، باقی­مانده غذای جلبکی، مواد دفعی و تکه­های حاصل از پوست‌اندازی از محلول محیط کشت با استفاده از قیف جداکننده از محیط خارج و پس از بررسی­های انجام‌شده، غذادهی صورت گرفت.

میزان رشد ویژه یا SGR (Specific Growth Rate) با استفاده از رابطه زیر محاسبه شد(16)؛

SGR=(lnN2-lnN1)/t

که در این رابطه:N2: تعداد جلبک در انتهای آزمایش، N1: تعداد جلبک در ابتدای آزمایش و t: مدت‌زمان انجام آزمایش.

دفعات پوست‌اندازی با جمع‌آوری پوست‌های موجود در ویال‌ها مورد شناسایی و شمارش قرار گرفت. در شمارش و شناسایی پوست‌ها از یک لوپ آزمایشگاهی با بزرگنمایی 25 استفاده شد.

تجزیه‌وتحلیل آماری داده‌ها: نرمال بودن داده­ها با آزمون کولموگروف-اسمیرنوف بررسی شد. داده‌های حاصل از تیمارهای آزمایشی با استفاده از تجزیه واریانس یک‌طرفه ANOVA مورد تحلیل آماری قرار گرفت. تفاوت موجود در بین میانگین‌ها با استفاده از آزمون چند دامنه دانکن با هم مقایسه گردید. تمام آنالیزها با استفاده از نرم­افزار آماری SPSS, version 16 انجام شد. نمودارها با استفاده از نرم­افزار Excel رسم گردید.

نتایج

تأثیرمالاشیت گرین بر تراکم و رشد ویژه جمعیت: تراکم و رشد ویژه جمعیت آنتن منشعب‌ها در تیمارهای مختلف در نمودار 1 ارائه گردیده است. نتایج نشان داد که تیمارهای مختلف آزمایشی بر مشخصه‌های مختلف اندازه‌گیری شده تأثیر معنی­داری دارند (05/0P<). بر اساس نتایج به‌دست‌آمده در انتهای آزمایش برای C. quadrangula، بیشترین تراکم جمعیت (97/40 فرد) و بیشترین میزان رشد ویژه (35/4 بر روز) در تیمار شاهد با مقدار مالاشیت‌گرین صفر میلی‌گرم بر لیتر و کمترین تراکم جمعیت (85/10 فرد) و کمترین میزان رشد ویژه (65/3 بر روز) در تیمار 8/0 میلی‌گرم بر لیتر مالاشیت‌گرین مشاهده شد. همچنین در انتهای آزمایش برای D. magna، بیشترین تراکم جمعیت (90/24 فرد) و بیشترین میزان رشد ویژه (93/2 بر روز) در تیمار شاهد با مقدار مالاشیت‌گرین صفر میلی‌گرم بر لیتر و کمترین تراکم جمعیت (17/16 فرد) و کمترین میزان رشد ویژه (76/1 بر روز) در تیمار 8/0 میلی‌گرم بر لیتر مالاشیت‌گرین مشاهده شد. به‌این‌ترتیب اختلاف معنی‌داری بین تیمار شاهد و تیمار 8/0 میلی‌گرم بر لیتر مالاشیت‌گرین وجود داشت (نمودار 1).

تأثیر مالاشیت گرین بر میزان بقاء و تولید نئونات:  میزان بقاء و تولید نئونات آنتن منشعب‌ها در تیمارهای مختلف در نمودار 2 ارائه گردیده است. نتایج تجزیه‌وتحلیل واریانس یک‌طرفه در طول آزمایش نشان داد که تیمارهای مختلف آزمایشی بر مشخصه‌های مختلف اندازه‌گیری شده تأثیر معنی­داری دارند (05/0P<). بر اساس نتایج به‌دست‌آمده در انتهای آزمایش برای C. quadrangula، بیشترین میزان بقاء (33/73 درصد) و بیشترین تولید نئونات (67/87 فرد) در تیمار شاهد با مقدار مالاشیت‌گرین صفر میلی‌گرم بر لیتر و کمترین میزان بقاء (33/57 درصد) و کمترین تولید نئونات (33/40 فرد) در تیمار 8/0 میلی‌گرم بر لیتر مالاشیت‌گرین مشاهده شد. همچنین در انتهای آزمایش برای D. magna، بیشترین میزان بقاء (00/62 درصد) و بیشترین تولید نئونات (00/49 فرد) در تیمار شاهد با مقدار مالاشیت‌گرین صفر میلی‌گرم بر لیتر و کمترین میزان بقاء (33/37 درصد) و کمترین تولید نئونات (33/33 فرد) در تیمار 8/0 میلی‌گرم بر لیتر مالاشیت‌گرین مشاهده شد. به‌این‌ترتیب اختلاف معنی‌داری بین تیمار شاهد و تیمار 8/0 میلی‌گرم بر لیتر مالاشیت‌گرین وجود داشت (نمودار 2).

تأثیر مالاشیت گرین بر دفعات پوست‌اندازی:  دفعات پوست‌اندازی آنتن منشعب‌ها در تیمارهای مختلف در نمودار 3 ارائه گردیده است. نتایج تجزیه‌وتحلیل واریانس یک‌طرفه در طول آزمایش نشان داد که تیمارهای مختلف آزمایشی بر مشخصه‌های مختلف اندازه‌گیری شده تأثیر معنی‌داری دارند (05/0P<). بر اساس نتایج به‌دست‌آمده در انتهای آزمایش برای C. quadrangula، بیشترین دفعات پوست‌اندازی (67/28 بار) در تیمار شاهد با مقدار مالاشیت‌گرین صفر میلی‌گرم بر لیتر و کمترین دفعات پوست‌اندازی (67/21 درصد) در تیمار 8/0 میلی‌گرم بر لیتر مالاشیت‌گرین مشاهده شد. همچنین در انتهای آزمایش برای D. magna، بیشترین دفعات پوست‌اندازی (67/27 بار) در تیمار شاهد با مقدار مالاشیت‌گرین صفر میلی‌گرم بر لیتر و کمترین دفعات پوست‌اندازی (00/12 بار) در تیمار 8/0 میلی‌گرم بر لیتر مالاشیت‌گرین مشاهده شد. به‌این‌ترتیب اختلاف معنی‌داری بین تیمار شاهد و تیمار 8/0 میلی‌گرم بر لیتر مالاشیت‌گرین وجود داشت (نمودار 3).

 


 

 

 

 

 

نمودار 1: میانگین (± خطای استاندارد) اثر غلظت‌های مختلف مالاشیت‌گرین بر تراکم جمعیت (الف) و میزان رشد ویژه (ب) آنتن‌منشعب‌های C. quadrangula و D. magna. میانگین­های دارای حداقل یک حرف مشابه از نظر آماری در سطح 5 درصد باهم اختلاف معنی‌داری ندارند (05/0P<).

 

 

نمودار 2: میانگین (± خطای استاندارد) اثر غلظت‌های مختلف مالاشیت‌گرین بر میزان بقاء (الف) و تعداد نئونات (ب) آنتن‌منشعب‌های C. quadrangula و D. magna. میانگین­های دارای حداقل یک حرف مشابه از نظر آماری در سطح 5 درصد با هم اختلاف معنی‌داری ندارند (05/0P<).

 

 

بحث و نتیجه گیری

رشد، بقاء و تراکم جمعیت: مقایسه تراکم جمعیت در دو گونه موردبررسی در این مطالعه نشان داد که با افزایش غلظت مالاشیت گرین میزان تراکم جمعیت کاهش پیدا می­کند. به نظر می­رسد کاهش بقا در تیمارهای حاوی مالاشیت­گرین را می­توان به دلیل تأثیرات منفی کاهش تغذیه، کاهش نرخ فیلتراسیون، تأثیر منفی مالاشیت گرین بر غذای جلبکی و کلونی کردن آن و مهار اثرات غدد درون‌ریز دانست. مطالعه Pereira و Goncalves نشان داد که زئوپلانکتون­ها به شرایط تنش محیطی، استرس و تغییرات میزان دسترسی به غذا پاسخ می­دهند (19). Sancho و همکاران در بررسی خود نشان دادند که قارچ‌کش‌ها باعث کاهش نرخ رشد طبیعی و بقا D. magna می­گردند (24). همچنین Sancho و همکاران بیان کردند که میزان فیلتراسیون و مصرف خوراکی D. magna بعد از در معرض تیبوکونازول قرارگرفتن به­طور معنی­داری کاهش می­یابد (23). Nishikawa و همکاران در بررسی افزایش تراکم جمعیت بر رشد و بقاء D. pulex بیان کردند که تغذیه دافنی تحت تأثیر افزایش تراکم جمعیت ممکن است رشد و تولیدمثل را تغییر دهد. همچنین آن‌ها بیان کردند که در تراکم بالای جمعیت میزان تغذیه کاهش پیدا می­کند و تراکم جمعیت می­تواند میزان متابولیسم و یا کارایی جذب در دافنی را کاهش دهد (14).

 

 

نمودار 3: میانگین (± خطای استاندارد) اثر غلظت‌های مختلف مالاشیت‌گرین بر دفعات پوست‌اندازی آنتن‌منشعب‌های C. quadrangula و D. magna. میانگین­های دارای حداقل یک حرف مشابه از نظر آماری در سطح 5 درصد باهم اختلاف معنی‌داری ندارند (05/0P<).

 

 

با توجه به مکانیسم عمل مالاشیت گرین که به‌صورت مهار آنزیم­های تنفسی میتوکندریایی است (3)، قارچ‌کش­ها باعث القایmRNA  از ژن­های کدگذاری برای سنتتاز  ATPو آنزیم­های دخیل در گلیکولیز در زنجیره تنفسی می‌گردند (19). همچنین می‌توان گفت که مصرف مالاشیت­گرین توسط D. magna مانع حرکت آن‌ها در ستون آب می­گردد و با کم کردن سرعت و کاهش غوطه‌وری باعث کاهش رشد آن‌ها می­شود. بررسی رشد ویژه در D. magna و C. quadrangula نشان داد که با افزایش غلظت مالاشیت گرین رشد ویژه کاهش پیدا می­کند. تأثیر منفی مالاشیت گرین بر رشد ویژه در گونه D. magna بیشتر بود و با افزایش غلظت مالاشیت گرین رشد ­ویژه کاهش بیشتری نشان داد. Sancho و همکاران مشاهده کردند که تغذیه D. magna پس از قرار گرفتن در معرض قارچ‌کش تیبوکونازول مهار شد (23). این نتایج نشان داد که قارچ­کش­ها علاوه بر مختل کردن سیستم غدد درون‌ریز بر تغذیه زئوپلانکتون­ها تأثیر گذاشته و با کاهش یا مهار تغذیه باعث کاهش رشد جمعیت می­شوند. در این مطالعه بطور ظاهری مشاهد شد که تجمع رنگ سبز مالاشیت در بدن آنتن­منشعب­های C. quadrangula و D. magna رخ می دهد و این تجمع رنگ پس از دو الی سه روز کم رنگ و یا بیرنگ و غیر قابل مشاهده میشود. این مورد بطور مشابهی توسط Kanhere و همکاران نیز برای گونه D. magna گزارش شده است (9).

تعداد نئونات: میانگین تعداد نئونات در D. magna و
C. quadrangula در بین تیمارهای مختلف تفاوت معنی‌داری را نشان داد. Kast-Hutcheson و همکاران در بررسی تأثیرات قارچ­کش پروپیکونازول در یک دوره 21 روزه بر D. magna بیان کردند که پروپیکونازول در غلظت­های بالای 25/0 میلی‌گرم در لیتر موجب بروز ناهنجاری­های رشدی و مرگ جنین­ها شد. قرار گرفتن D. magna بالغ در معرض پروپیکونازول باعث انتقال قارچ­کش به جنین­ها و بروز سمیت در طول دوره جنینی می­شود (11).Mazurava  و همکاران بیان کردند که اثر سمی یک آفت‌کش می‌تواند باعث اختلال در غدد درون‌ریز شود (12).  Palma و همکاران گزارش دادند که باروری و توسعه آنتن­منشعب­ها به‌طور مستقیم به ارگان ماندیبول مسئول ترشح هورمون متیل فارسنوئات (MT) مربوط می­شود (17). با توجه به کاهش نئونات آنتن­منشعب­های موردبررسی تحت تأثیر مالاشیت‌گرین و نتایج مطالعات گذشته به نظر می­رسد که مالاشیت گرین باعث مهار گیرنده‌­های متیل فارسنوئات و یا اختلال در هورمون متیل فارسنوئات می­گردد. هم­چنین به نظر می­رسد مالاشیت‌گرین با ایجاد  اختلال در غدد درون‌ریز، باعث مهار و یا کاهش تعداد نئونات در آنتن‌منشعب­ها می­شود. در بررسی انجام‌شده در غلظت­های 5/0 و 8/0 میلی­گرم بر لیتر مالاشیت گرین، افی­پیوم مشاهده­ شد. به نظر می­رسد که حضور مالاشیت گرین باعث القای شرایط نامناسب محیطی  و تولید افی­پیوم می­شود.

پوست‌اندازی: نتایج بررسی­ها نشان داد که به‌طورکلی مالاشیت گرین باعث کاهش دفعات پوست­اندازی در زئوپلانکتون­های مورد بررسی می‌گردد. Gaete  و همکاران مشاهده کردند که حشره­کش متومیل باعث کاهش پوست‌اندازی  D. magnaمی­گردد (6). هم­چنین Rodriguez و همکاران بیان کردند که آفت­کش­ها باعث مهار پوست‌اندازی و اختلال غدد درون­ریز در سخت­پوستان می­شوند (21). Mazurova و همکاران بیان کردند که کاهش پوست‌اندازی می­تواند به دلیل تغییر در ارگان-X که ترشح هــــــورمون ممانعت از پوست­انـــدازی MIH (Molting inhibitory hormone) را بر عهده دارد، باشد و همچنین می‌تواند به دلیل مهار تولید هورمون اگزیستروئید که از ارگان-Y ترشح می‌شود و یک هورمون مؤثر بر پوست‌اندازی است، باشد (12). Pereira و همکاران بیان کردند که ساختارهای کوتیکولی در سخت­پوستان که پروتئین کوتیکولار و کیتین دیازکتیل‌­ها را کدگذاری می­کنند در واکنش به مواد شیمیایی به‌شدت تحت تأثیر قرار می­گیرند و می­توانند تأثیر مستقیم بر دفعات پوست‌اندازی داشته باشند (20). با توجه به کاهش دفعات پوست­اندازی به نظر می­رسد مالاشیت‌گرین کدگذاری مواد مورد‌نیاز برای پوست‌اندازی را مختل کرده و دفعات پوست‌اندازی در آنتن منشعب‌ها را کاهش می‌دهد. بر اساس نتایج این مطالعه، مالاشیت گرین باعث ناهنجاری در پوست‌اندازی می‌شود. در غلظت‌های زیاد مالاشیت گرین، ناهنجاری جدا نشدن کامل پوسته از آنتن منشعب مشاهده شد که تأثیرات منفی مالاشیت گرین بر چرخه پوست‌اندازی را نشان می­دهد. با افزایش غلظت مالاشیت گرین دفعات پوست‌اندازی در کل دوره به طور قابل ملاحظه‌ای کاهش داشت.

مالاشیت گرین با کاهش میزان تراکم و اندازه جمعیت، کاهش میزان بقا، کاهش تعداد نئونات و اختلال در دفعات و زمان پوست‌اندازی باعث کاهش عملکرد تولیدمثلی، رشد و پوست‌اندازی در دو گونه آنتن‌منشعب آب شیرین Daphnia magna و Ceriodaphnia quadrangula می‌شود.

سپاسگزاری

بدین‌وسیله از معاونت پژوهشی و تحصیلات تکمیلی دانشگاه صنعتی اصفهان برای فراهم نمودن شرایط و امکانات لازم برای انجام این تحقیق و از آقایان دکتر سعید اسدالهی و دکتر ابراهیم متقی تشکر و قدردانی می‌گردد.

1.     ﺗﻘﻮی، د.، ﻓﺮﻫﺎدﻳﺎن، ا.، ﻣﺤﺒﻮﺑﻲﺻﻮﻓﻴﺎﻧﻲ، ن.، و ﻛﻴﻮاﻧﻲ، ی. 1393. تاﺛﻴﺮ رژﻳﻢﻫﺎی نوری و ﺟﻴﺮه های غذایی جلبکی بر رﺷﺪ و تولید در آنتن منشعب آب شیرین Ceriodaphnia quadrangula. مجله پژوهش های جانوری (مجله زیست شناسی ایران)، جلد 27، شماره 2، صفحات 194-206.
2.     ﻓﺮﻫﺎدﻳﺎن، ا.، کولیوند، س.، ابراهیمی درچه، ع. و ﻣﺤﺒﻮﺑﻲﺻﻮﻓﻴﺎﻧﻲ، ن. 1392. پراکنش و ساختار جامعه سخت پوستان مزوزئوپلانکتونی تالاب حنا، استان اصفهان. مجله پژوهش های جانوری (مجله زیست شناسی ایران)، جلد 26، شماره 4، صفحات 443-459.
 
3.     Barata, C., Porte, C., and Baird, D.J., 2004. Experimental designs to assess endocrine disrupting effects in invertebrates a review. Ecotoxicology, 13(6), 511-517.
4.     Bold, H.C., and Wynne, M.J., 1985. Introduction to the Algae. 720 pp.
5.     Daneshvar, N., Ayazloo, M., Khataee, A.R., and Pourhassan, M., 2007. Biological decolonization of dye solution containing malachite green by microalgae Cosmarium sp. Bioresource Technology, 98, 1176–1182.
6.     Gaete, H., Olivares, Y., and Escobar, C., 2013. Assessment of the effect of a commercial formulation of methomyl on reproduction of Daphnia obtusa Kürz (1874)/ Evaluacion del efecto de una formulación comercial de Metomil sobre la reproducción de Daphnia obtusa Kurz (1874). Latin American Journal of Aquatic Research, 41(5), 979-986.
7.     Hanazato, T., 2001. Pesticide effects on freshwater zooplankton: an ecological perspective. Environmental Pollution, 112(1), 1-10.
8.     Jayatunga, Y.N.A., 1986. The influence of food and temperature on the life cycle characteristics of tropical cladoceran species from Kalaweewa Reservoir, Sri Lanka (Doctoral dissertation, University of London). 414 pp.
9.     Kanhere, J., Gopinathan, R., and Banerjee, J., 2014. Cytotoxicity and genotoxicity of malachite green on non-target aquatic organisms: Chlorella pyrenoidosa & Daphnia magna. Water, Air, & Soil Pollution, 225(9), 1-8.
10.  Kannan, C., Sundaram, T., and Palvannan, T., 2008. Environmentally stable adsorbent of tetrahedral silica and non-tetrahedral alumina for removal and recovery of malachite green dye from aqueous solution. Journal of Hazardous Materials, 157, 137–145.
11.  Kast‐Hutcheson, K., Rider, C.V., and LeBlanc, G.A., 2001. The fungicide propiconazole interferes with embryonic development of the crustacean Daphnia magna. Environmental Toxicology and Chemistry, 20(3), 502-509.
12.  Mazurova, E., Hilscherova, K., Triebskorn, R., Kohler, H.R., Marsalek, B., and Blaha, L., 2008. Endocrine regulation of the reproduction in crustaceans: identification of potential targets for toxicants and environmental contaminants. Biologia, 63(2), 139-150.
13.  Mohan S.V., Roa C.N., Prasad K.K., and Karthikeyan J., 2002. Treatment of simulated reactive yellow 22 (Azo) dye effluents using Spirogyra species. Waste Management, 22, 575–582.
14.  Nishikawa, J., and Ban, S., 1998. Effect of high population density on growth and reproduction of Daphnia pulex DeGeer. Plankton Biology & Ecology, 45(1), 55-60.
15.  Omoregie, E., Ofojekwu, P.C., Anosike, J.C., and Adeleye, A.O., 1998. Acute toxicity of malachite green to the Nile tilapia, Oreochromis niloticus (L.). Journal of Aquaculture in the Tropics, 13(4), 233-237.
16.  Omori, M., and Ikeda, T., 1984. Methods in Zooplankton Ecology. John Wiley & Sons Inc. New York, USA, 332P.
17.  Palma, P., Palma, V., Matos, C., Fernandes, R., Bohn, A., Soares, A., and Barbosa, I., 2009. Effects of atrazine and endosulfan sulphate on the ecdysteroid system of Daphnia magna. Ecotoxicology and Environmental Safety, 72, 344-350.
18.  Parshetti, G., Kalme, S., Sartale, G., and Govindwar, S., 2006. Biodegradation of malachite green by Kocuria rosea MTCC 1532. Analytica Chimica Acta, 53, 492–498.
19.  Pereira, J., and Goncalves, F., 2007. Effects of food availability on the acute and chronic toxicity of the insecticide Methomyl to Daphnia spp. Science of the Total Environment, 386, 9-20.
20.  Pereira, J.L., Hill, C.J., Sibly, R.M., Bolshakov, V.N., Gonçalves, F., Heckmann, L.H., and Callaghan, A., 2010. Gene transcription in Daphnia magna: effects of acute exposure to a carbamate insecticide and an acetanilide herbicide. Aquatic Toxicology, 97(3), 268-276.
21.  Rodriguez, E., Medesani, D., and Fingerman, M., 2007. Endocrine disruption in crustaceans due to pollutants: a review. Comparative Biochemistry and Physiology (Part A), 146, 661-671.
22.  Rose, R.M., Warne, M.S.J., and Lim, R.P., 2002. Some life history responses of the cladoceran Ceriodaphnia dubia to variations in population density at two different food concentrations. Hydrobiologia, 481(1), 157-164.
23.  Sancho, E., Villarroel, M.J., Andreu, E., and Ferrando, M.D., 2009. Disturbances in energy metabolism of Daphnia magna after exposure to tebuconazole. Chemosphere, 74(9), 1171-1178.
24.  Sancho, E., Villarroel, M.J., and Ferrando, M.D., 2016. Assessment of chronic effects of tebuconazole on survival, reproduction and growth of Daphnia magna after different exposure times. Ecotoxicology and Environmental Safety, 124,10-17.
25.  Tsai, W.T., and Chen, H.R., 2010. Removal of malachite green from aqueous solution using low-cost Chlorella-based biomass. Journal of Hazardous Materials, 175(1), 844-849.
Journal of Animal Research (Iranian Journal of Biology)
Volume 38, Issue 1
Spring 2025
Pages 32-46

  • Receive Date 08 February 2024
  • Revise Date 16 August 2024
  • Accept Date 30 October 2024