Transient exposure to sublethal concentrations of a pesticide mixture (chlorpyrifos–difenoconazole) caused different responses in fish species from different trophic levels of the same community

Abstract

The assessment of early effects caused in biota by sublethal exposure to pesticide mixtures should enhance the realism in the ecological risk assessment for agricultural landscapes. This study aimed to evaluate sub-individual responses in fish, which can be linked with outcomes at higher levels of biological organization and affect their trophic relationships. A multilevel biomarker approach was applied to assess the effects of a 48 h exposure of two

freshwater mesoamerican fish species (Parachromis dovii and Poecilia gillii) to a mixture of sublethal concentra- tions of chlorpyrifos (5 μg/L) and difenoconazole (325 μg/L). Transcriptomic induction of cyp1A and the ac- tivities of 7-ethoxy-resorufin-O-distillase (EROD) and glutathione S-transferase (GST) were measured as

biotransformation-related biomarkers; cholinesterase activity (ChE) was assessed as a neurotoxicity biomarker; resting metabolic rate (RMR) was measured as a physiological biomarker; and the movement of fish in a dark–light environment as a behavior biomarker. The exposure to the mixture had evident effects on P. gillii, with significant induction of cyp1A transcription, increased EROD activity, ChE inhibition in muscle, and increased

permanence in the light side of the dark–light environment. Meanwhile, P. dovii only showed significant in- duction of cyp1A, without evidence of neurotoxicity or changes in behavior. This study demonstrates that the

severity of the effects caused by the exposure to a mixture of pesticides can differ among species from the same trophic chain. The potential impairment of predator-prey relationships is a relevant effect that pesticide pollution can cause and it should be considered for the risk assessment of such contaminants.La evaluación de los efectos tempranos causados en la biota por la exposición subletal a las mezclas de plaguicidas debería mejorar el realismo en la evaluación del riesgo ecológico de los paisajes agrícolas. El objetivo de este estudio es evaluar las respuestas subindividuales en los peces, que pueden relacionarse con los resultados en niveles superiores de la organización biológica y afectar a sus relaciones tróficas. Se aplicó un enfoque de biomarcadores multinivel para evaluar los efectos de una exposición de 48 horas de dos especies de peces mesoamericanos de agua dulce (Parachromis dovii y Poecilia gillii) a una mezcla de concentraciones subletales de clorpirifos (5 μg/L) y difenoconazol (325 μg/L). La inducción transcriptómica de cyp1A y las ac- de la 7-etoxi-resorufina-O-destilasa (EROD) y de la glutatión S-transferasa (GST) como biomarcadores relacionados con la biotransformación; la actividad de la colinesterasa (ChE) se evaluó como biomarcador de neurotoxicidad; se midió la tasa metabólica en reposo (RMR) como biomarcador fisiológico; y el movimiento de los peces en un ambiente de luz y oscuridad como biomarcador de comportamiento. La exposición a la mezcla tuvo efectos evidentes en P. gillii, con con una inducción significativa de la transcripción de cyp1A, un aumento de la actividad EROD, una inhibición de la ChE en el músculo y un aumento de la permanencia en el lado de la luz del entorno de oscuridad-luz. Mientras tanto, P. dovii sólo mostró una in- de cyp1A, sin evidencia de neurotoxicidad o cambios en el comportamiento.

Este estudio demuestra que la gravedad de los efectos causados por la exposición a una mezcla de plaguicidas puede diferir entre especies de la misma cadena trófica. La posible alteración de las relaciones entre depredadores y presas es un efecto relevante que la contaminación por plaguicidas y debería tenerse en cuenta en la evaluación del riesgo de estos contaminantes.