Rashtriya Uchchatar Shiksha Abhiyan 2.0 (Ministry of Human Resource Development, Government of India).
Die Ausbreitung von Energie im Raum in Form von Wellen oder Teilchen ist als elektromagnetische Strahlung (EMF) bekannt. Es wurden in der Vergangenheit verschiedene Experimente durchgeführt, um die Auswirkungen elektromagnetischer Strahlung in verschiedenen Pflanzensystemen zu untersuchen. Obwohl einige Studien unter Laborbedingungen durchgeführt wurden, wurden bislang keine derartigen Feldstudien durchgeführt, um die Auswirkungen von EMF bei unterschiedlichen Leistungsdichten zu untersuchen. Angesichts des raschen Anstiegs der Nutzung von Mobiltelefonen und der zunehmenden Zahl von Mobilfunktürmen in Indien wurde die vorliegende Studie geplant, um die Auswirkungen von nicht-ionisierender Strahlung auf das Testsystem Allium cepa (Gemeine Zwiebel) zu untersuchen. Es wurden In-situ-Simulationen durchgeführt, um die Auswirkungen nicht-ionisierender Strahlung zu bewerten, die von drei Mobilfunkmasten (T1, T2 und T3) ausgesendet wird. Fünf Standorte (S1–S5) wurden in der Nähe von Mobilfunktürmen mit unterschiedlicher Leistungsdichte ausgewählt. Der Standort mit einer Leistungsdichte von Null wurde als Kontrolle betrachtet.
Bestimmte Standorte mit Mobilfunktürmen wurden über das Tarang Sanchar-Portal ermittelt. Die Leistungsdichte an verschiedenen Standorten in der Nähe von Türmen wurde manuell mit einem elektromagnetischen Strahlungsdetektor (PCE-EM 29, UK) erfasst. Fünf Standorte wurden nach den Kriterien einer hohen Leistungsdichte und eines geeigneten Versuchsaufbaus ausgewählt. An den Versuchsstandorten befanden sich Mobilfunkmasten, die Strahlung in verschiedenen Frequenzbändern, nämlich 800, 1800 und 2300 MHz, aussenden. Nach der Auswahl der Standorte wurde ein Versuchsaufbau erstellt, um Zwiebelknollen (Allium cepa) 7 Tage lang EMF mit unterschiedlichen Leistungsdichten an den Standorten (1–5) auszusetzen. Zwiebeln gleicher Größe, die auf einem lokalen Markt gekauft wurden, wurden in Coplin-Gläser mit doppelt destilliertem Wasser gelegt. Die Zwiebeln wurden für die Bewurzelung aufbewahrt, indem ihre basalen Teile für 3 Tage (Genotoxizitätsstudien) bis 7 Tage (oxidativer Stress und andere morphologische Studien) in destilliertes Wasser getaucht wurden. Für jeden Parameter und jeden Expositionsort wurden drei separate Zwiebeln analysiert. Das gesamte Experiment umfasste 72 Zwiebeln, wobei 12 Zwiebeln an jedem Standort für einen bestimmten Parameter vorgesehen waren. Verschiedene Parameter wie Wurzellänge, Frischgewicht, Trockengewicht, relativer Wassergehalt für morphologische Merkmale, antioxidative Enzyme wie Ascorbat-Peroxidase (APX), Superoxid-Dismutase (SOD), Glutathion-S-Transferase (GST), Guajakol-Peroxidase (POD) und Glutathion-Reduktase (GR) sowie der Proteingehalt für biochemische Untersuchungen und Prozent aberranter (physiologischer und klastogener) Wurzelspitzenzellen für die Genotoxizität wurden beobachtet.
Standort 1 zeigte eine mittlere Leistungsdichte von 1,05 μW/cm² oder 10,5 mW/m2 in 20 m Entfernung. An Standort 2 wurde eine mittlere Leistungsdichte von 1,18 μW/cm² bzw. 11,8 mW/m2 in einer Entfernung von 15 m gemessen. Standort 3 wies eine mittlere Leistungsdichte von 1,6 μW/cm² oder 16 mW/m2 in einer Entfernung von 10 m auf.
Standort 4 wies eine mittlere Leistungsdichte von 2,73 μW/cm² bzw. 27,3 mW/m2 in einem Abstand von 5 m auf. Im Gegensatz dazu wies Standort 5 eine höhere mittlere Leistungsdichte von 12,9 μW/cm² bzw. 129 mW/m2 in 1 m Entfernung auf.
Eine signifikante Veränderung der Morphologie, der Wurzellänge, des Frischgewichts und des Trockengewichts von Allium cepa wurde unter der Exposition an verschiedenen Standorten beobachtet. Die Wurzellänge wurde bei allen Proben im Vergleich zur Kontrolle als verringert angesehen. Die mittleren Wurzellängen (cm) betrugen 5,8; 4,5; 4,2; 3,8 und 2,1 für die Standorte 1, 2, 3, 4 bzw. 5 im Vergleich zur Kontrolle mit 6,4.
Der Post-hoc-Dunnett-Test ergab, dass die Wurzellängen an den Standorten 2, 3, 4 und 5 signifikante Unterschiede aufwiesen (p ≤ 0,05). Die Studie ergab, dass der Proteingehalt sowohl in den Wurzel- als auch in den Zwiebelproben bei einer 7-tägigen EMF-Exposition im Vergleich zur Kontrolle abnahm, und es wurde festgestellt, dass der Proteingehalt mit zunehmender Leistungsdichte dosisabhängig abnahm. Für die Standorte 1, 2, 3, 4 und 5 variierte der Proteingehalt (mg/g Frischgewebe) zwischen 0,51; 0,5; 0,49; 0,35 und 0,21 für Wurzeln und 0,57; 0,57; 0,49; 0,46 bzw. 0,37 für Zwiebeln. Bei der Kontrollprobe lag der Proteingehalt (mg/g Frischgewebe) bei 0,58 (Wurzeln) und 0,61 (Zwiebeln). Die Post-hoc-Dunnett-Analyse ergab für alle Standorte signifikante Unterschiede im Proteingehalt der Wurzeln verglichen mit der Kontrolle, und im Proteingehalt der Zwiebeln an den Standorten 4 und 5. Die antioxidative Aktivität der Wurzel in Bezug auf APX, GST und POD zeigte signifikante Veränderungen (erhöhte Enzymaktivität) an den Standorten S4 und S5 sowie Glutathion-Reduktase (GR) am Standort S5 und SOD an S1 (38%), S2 (38%), S3 (38%), S4 (45%) und S5 (70%) im Vergleich zur Kontrolle (18%).
Ebenso zeigten die Zwiebeln signifikante Veränderungen (erhöhte Enzymaktivität) an den Stellen S4 und S5 für APX und an den Stellen S3, S4 und S5 für POD und S2, S3, S4 und S5 für SOD und S5 für GR und GST. Die Ergebnisse der vorliegenden Studie deckten auf, dass die Exposition von Allium cepa-Wurzelspitzen-Zellen bei elektromagnetischer Befeldung über 72 Stunden zu verschiedenen Abnormalitäten in verschiedenen Stadien des Zellzyklus führte. Dazu gehören physiologische Aberrationen (c-Mitose, Klebrigkeit, Vagabunden, Nachzügler, verzögerte Anaphase, abnorme Anaphase und abnorme Metaphase) und klastogene Aberrationen (Chromatinbrücken, Ringchromosomen und Chromosomenbrüche/Fragmente) in Wurzelspitzenzellen von Allium cepa. Die physiologischen Aberrationen (%) variierten wie folgt: Kontrolle (0,33%), Standort 1 (1,16%), Standort 2 (1,93%), Standort 3 (4,21%), Standort 4 (4,71%) und Standort 5 (7,84%); während die klastogenen Aberrationen wie folgt beziffert wurden: Kontrolle (0%), Standort 1 (0%), Standort 2 (0,12%), Standort 3 (0,70%), Standort 4 (0,79%) und Standort 5 (1,74%). Die Proben, die einer Strahlung mit maximaler Leistungsdichte ausgesetzt waren (Standort 5), zeigten eine maximale Induktion von oxidativem Stress und Genotoxizität.
Die vorliegende Studie zeigte deutlich, dass die Pflanzenproben unter Exposition mit elektromagnetischer Strahlung, die von Mobilfunkmasten mit unterschiedlichen Frequenzen und maximalen Leistungsdichten erzeugt wurde, veränderte morphologische und biochemische Eigenschaften aufwiesen. Der erhöhte Gehalt an antioxidativen Enzymen wie APX, GST, GR, POD und SOD während der vorliegenden Studie deutet auf die Verstärkung von oxidativem Stress und Genotoxizität hin. Die schädlichen Wirkungen der Exposition mit nicht-ionisierenden Strahlen wurden auch durch einen reduzierten Proteingehalt in den Testproben im Vergleich zu den Kontrollproben beobachtet. Die Genotoxizitätsstudien zeigten, dass die Schädigung durch die Strahlenbelastung bei den Wurzelproben im Vergleich zu den Zwiebelproben hoch war, was darauf hindeutet, dass die Wurzelspitzenzellen von Allium cepa empfindliche Bioindikatoren für die Toxizität der Strahlenbelastung sind. Diese Studie ist die erste ihrer Art, die auf diesem Gebiet durchgeführt wurde. (AT)