Зміни репродуктивних показників Drosophila melanogaster при дії низьких концентрацій неонікотиноїдів та ніацину на личинковій стадії
Анотація
З моменту відкриття неонікотиноїди вважалися найбільш перспективними сполуками з інсектицидною активністю в силу специфічної дії на нікотинові ацетилхолінові рецептори саме комах і низьку токсичність для ссавців у використовуваних діапазонах концентрацій, а також у зв'язку з відсутністю формування стійкості до них у комах. Уведення неонікотиноїдів у сільськогосподарську практику дозволило істотно підвищити врожайність різних культур. Однак при активному повсюдному використанні даного класу інсектицидів було виявлено цілу низку негативних наслідків, зокрема для комах-запилювачів. Виявлення даних ефектів призвело до суттєвого обмеження або до заборони використання даних сполук у сільськогосподарській практиці ряду країн. Україна до переліку цих країн не входить. Виходячи з того, що препарати даного класу вільно продаються і безконтрольно використовуються, відповідні діючі речовини постійно присутні в агроценозах, та їх залишкові (не летальні) концентрації можуть впливати на життєдіяльність і репродукцію комах, причому як шкідників, так і корисних або нейтральних. Дане дослідження є експериментальним порівняльним аналізом впливу залишкових концентрацій інсектицидів неонікотиноїдного ряду і нікотинової кислоти на особливості розмноження дрозофіли. Результати експерименту показали, що нікотинова кислота чинить подібний за напрямком (пригнічення), але менш сильний (у порівнянні з використаними інсектицидами) вплив на плодючість і життєздатність генетично різних ліній дрозофіли. Виявлено генотип-залежні ефекти досліджених домішок на смертність на стадії лялечки. Встановлено також, що серед нащадків особин, які пережили вплив, частка таких, які доживають до личинкової стадії, збільшується у порівнянні з контрольною групою. Іншими словами, залежно від генотипу тривалий (в онтогенезі) вплив неонікотиноїдів і нікотинової кислоти в низьких концентраціях може зсувати добір у потомстві особин, які пережили вплив, з ранньої ембріональної стадії у бік батьківських особин (тобто впливати на гаметогенез і життєздатність гамет).
Завантаження
Посилання
Bass C., Denholm I., Williamson M.S., Nauen R. The global status of insect resistance to neonicotinoid insecticides // Pestic. Biochem. Physiol. – 2015. – Vol.121. – P. 78–87.
Belzunces L.P., Tchamitchian S., Brunet J.L. Neural effects of insecticides in the honey bee // Apidologie. – 2012. – Vol.43. – P. 348–370.
Bownes M. A photographic study of development in the living embryo of Drosophila melanogaster // J. Embryol. Еxp. Morph. – 1975. – Vol. 33, no. 3. – P. 789–801.
Bromilow R.H., Chamberlain K., Evans A.A. Physicochemical aspects of phloem translocation of herbicides // Weed Science. – 1990. – Vol.38. – P. 305–314.
Buckingham S.D., Lapied B., Corronc H.L. et al. Imidacloprid actions on insect neuronal acetylcholine receptors // J. Exp. Biol. – 1997. – Vol.200. – P. 2685–2692.
Casida J.E. Neonicotinoid metabolism: compounds, substituent’s, pathways, enzymes, organisms, and relevance // J. of Agriculture and Food Chemistry. – 2010. – Vol.59. – P. 2923–2931.
Chao S.L., Casida J.E. Interaction of imidacloprid metabolites and analogs with nicotinic acetylcholine receptor of mouse brain in relation to toxicity // Pestic. Biochem. Physiol. – 1997. – Vol.58. – P. 77–88.
Di Prisco G.V., Cavaliere V., Annoscia D. et al. Neonicotinoid clothianidin adversely affects insect immunity and promotes replication of a viral pathogen in honey bees // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. – 2013. – Vol.110. – P. 18466–18471.
Henry M., Beguin M., Requier F. et al. A common pesticide decreases foraging success and survival in honey bees // Science. – 2012. – Vol.336. – P. 348–350.
Jones A.K., Brown L.A., Sattelle D.B. Insect nicotinic acetylcholine receptor gene families: from genetic model organism to vector, pest and beneficial species // Invertebrate Neuroscience. – 2007. – Vol.7, issue 1. – P. 67–73.
Jones A.K., Raymond-Delpech V., Thany S.H. et al. The nicotinic acetylcholine receptor gene family of the honey bee, Apis mellifera // Genome Research. – 2006. – Vol.16, issue 11. – P. 1422–1430.
Kostenko V.V., Kolot N.V., Vorobyova L.I. Research of embryonic mortality stages of Drosophila melanogaster depending on age and starvation of an imago // Russian Journal of Developmental Biology. – 2015. – Vol.46, issue 6. – P. 381–388.
Lansdell S.J., Millar N.S. Cloning and heterologous expression of D-alpha-4, a Drosophila neuronal nicotinic acetylcholine receptor subunit: identification of an alternative exon influencing the efficiency of subunit assembly // Neuropharmacology. – 2000. – Vol.39. – P. 2604–2614.
Liu G.Y., Ju X.L., Cheng J. Selectivity of imidacloprid for fruit fly versus rat nicotinic acetylcholine receptors by molecular modelling // J. Mol. Model. – 2010. – Vol. 16. – P. 993–1002.
Matsuda K., Shimomura M., Ihara M. et al. Neonicotinoids show selective and diverse actions on their nicotinic receptor targets: Electrophysiology, molecular biology, and receptor modeling studies // Biosci. Biotechnol. Biochem. – 2005. – Vol.69. – P. 1442–1452.
Moffat C., Buckland S.T., Samson A.J. et al. Neonicotinoids target distinct nicotinic acetylcholine receptors and neurons, leading to differential risks to bumblebees // Scientific Reports. – 2016. – Vol.6. – P. 1–10.
Palmer M.J., Moffat C., Saranzewa N. et al. Cholinergic pesticides cause mushroom body neuronal inactivation in honeybees // Nature Communications. – 2013. – Vol.4. – P. 1634–1642.
Plokhinsky N.A. Biometrics. – M: MSU, 1969. – 367p. (in Russian)
Sattelle D.B. Invertebrate nicotinic acetylcholine receptors-targets for chemicals and drugs important in agriculture, veterinary medicine and human health // J. of Pestic. Sci. – 2009. – Vol.34, issue 4. – P. 233–240.
Sattelle D.B. Acetylcholine receptors of insects // Adv. Insect. Physiol. – 1980. – Vol.15. – P. 115–215.
Sattelle D.B., Breer H. Cholinergic nerve terminals in the central nervous system of insects: molecular aspects of structure, function and regulation // J. Neuroendocrinol. – 1990. – Vol.2. – P. 241–256.
Sheets L.P. The neonicotinoid insecticides // Neurotoxicology handbook. Vol.1. / Ed. E.J.Massaro. – Oxford, UK: Humana PressInc., 2002. – P. 79–87.
Shi T.-F., Wang Y.-F., Qi L.L. et al. Sublethal effects of the neonicotinoid insecticide thiamethoxam on the transcriptome of the honey bees (Hymenoptera: Apidae) // Journal of Economic Entomology. – 2017. – Vol.110, issue 6. – P. 2283–2289.
Thany S.H. Neonicotinoid insecticides: historical evolution and resistance mechanisms // Adv. Exp. Med. Biol. – 2010. – Vol.683. – P. 75–83.
The vitamins: fundamental aspects in nutrition and health / Ed. G.F.Combs. 3rd ed. – 2007. – P. 54–55.
Tikhomirova M.M. Genetic analisis. – Leningrad: Leningrad State University Publ., 1990. – 280p. (in Russian)
Tomizawa M., Casida J.E. Neonicotinoid insecticide toxicology: mechanisms of selective action // Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. – 2005. – Vol.45. – P. 247–268.
Tomizawa M., Casida J.E. Molecular recognition of neonicotinoid insecticides: the determinants of life or death // Acc. Chem. Res. – 2009. – Vol.42. – P. 260–269.
Tomizawa M., Yamamoto I. Binding of nicotinoids and the related compounds to the insect nicotinic acetylcholine receptor // J. Pestic. Sci. – 1992. – Vol.17. – P. 231–236.
Tonnang H.E.Z., Herve B.D.B., Biber-Freudenberger L. et al. Advances in crop insect modelling methods – Towards a whole system approach // Ecological Modelling. – 2017. – Vol.354. – P. 88–103.
Vasilyeva L.A. Analysis of a system of genes expressing the incomplete radial vein of the Drosophila melanogaster wing // Genetics. – 1984. – Vol.20, no. 4. – P. 599–604. (in Russian)
Vasilyeva L.A. Change of the venation system of the Drosophila melanogaster wing under the influence of temperature shock and selection // Journal of General Biology. – 2005. – Vol.66, no. 1. – P. 68–74. (in Russian)
Volkova N.Ye., Filiponenko N.S., Krasovska V.V. et al. Effect of the folic acid and methionine on Drosophila melanogaster fitness // The Journal of V.N.Karazin Kharkiv National University. Series “Biology”. – 2013. – Issue 17, No. 1056. – P. 92–76. (in Russian)
Volkova N.Ye., Philiponenko N.S., Kostenko V.V. et al. Changes of Drosophila melanogaster quantitative traits at the influence of the donor of methyl groups – betaine. I. Analysis of adaptability components and expressiveness of the trait radius incompletes // The Journal of V.N.Karazin Kharkiv National University. Series “Biology”. – 2010. – Issue 12, No. 920. – P. 10–25. (in Russian)
WHO class III (http://www.fao.org/fileadmin/templates/agphome/documents/Pests_Pesticides/Specs/Thiamethoxam2014.pdf)
Yamamoto I., Casida J.E. Nicotinoid insecticides and the nicotinic acetylcholine receptor. – Springer-Verlag, Tokyo, 1999. – P. 3–27.
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої її публікації на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License 4.0 International (CC BY 4.0), яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи.
