Research press release

生物工学:花粉から着想した微小粒子でハチを殺虫剤から守れるかもしれない

Nature Food

Biotechnology: Pollen-inspired microparticles may protect bees from pesticides

有機リン系殺虫剤に曝露されたハチの解毒に使える可能性のある、花粉から着想を得た微小粒子について報告する論文が、Nature Food に掲載される。このハチの解毒戦略は、飼育下のハチ個体群が有機リン殺虫剤に曝露されるリスクを低減する上で重要な意味を持つと考えられる。

花粉媒介生物は、世界の食料生産のために生態系機能を維持する上で不可欠である。しかし、殺虫剤への曝露は、全世界で花粉媒介生物が減少する主要な原因の1つになっている。有機リン化合物は殺虫剤として広く使用されており、ミツバチやマルハナバチに対して高い毒性を示す。これまでの研究では、酵素の一種であるホスホトリエステラーゼ(OPT)が有機リン系殺虫剤への曝露に対する治療法になり得ることが示唆されている。しかし、ハチにOPTを投与する現行の方法は有効性が低い。

今回、Minglin Maたちの研究チームは、花粉から着想した使い捨て型の均一な微小粒子(PIM)を開発した。PIMは、炭酸カルシウムでできた微小粒子で、この内部にOPTが封入され、OPTが消化の過程で分解されないようになっている。Maたちは、マルハナバチの微小コロニーにマラチオン(有機リン系殺虫剤)で汚染された花粉パティを投与する実験を行った。OPTが封入されたPIMを与えられたハチは、マラチオンに曝露された後でも、観察期間中(10日間)の生存率は100%であった。これに対して、OPTのみ、またはショ糖のみを与えられたハチは、マラチオン曝露の5日後と4日後の生存率がそれぞれ0%だった。

Maたちは、このような低コストでスケーラブルな生体材料を用いる方法は、今後、コロニー規模の検証が必要だが、有機リン系殺虫剤が使用されている地域では、飼育下の花粉媒介生物のための予防措置または治療手段として利用できる可能性があるという考えを示している。

Pollen-inspired microparticles that could be used to detoxify bees exposed to organophosphate pesticides are reported in Nature Food. This bee detoxification strategy may have implications for reducing the risk of organophosphate insecticide exposure to managed bee populations.

Pollinators are vital to preserving ecosystem function for global food production. However, insecticide exposure is one of the key global drivers of declines in pollinators. Organophosphates are a widely used group of pesticides and exhibit high toxicity towards honey bees and bumblebees. Previous research has suggested that phosphotriesterase (OPT), a type of enzyme, could be a potential treatment for exposure to organophosphate insecticides. However, current methods for the use of OPT for bees have low efficacy.

Minglin Ma and colleagues developed uniform and consumable pollen-inspired, calcium carbonate-based microparticles that encapsulate OPT and protect it from degradation during digestion. The authors administered pollen patties contaminated with malathion (a type of organophosphate insecticide) to microcolonies of bumblebees. When the bees were fed OPT encapsulated pollen-inspired microparticles there was a 100% survival rate following exposure to malathion for the duration of observation (ten days). However, there was 0% survival in bees that consumed OPT alone or plain sucrose five and four days after malathion exposure, respectively.

This low-cost, scalable biomaterial approach still needs colony-scale testing, but may act as a precautionary or remedial measure for managed pollinators in areas of organophosphate application, the authors suggest.

doi: 10.1038/s43016-021-00282-0

「Nature 関連誌注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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