양봉 디노테푸란에 대한 비접촉 노출은 MagR 및 Cry2 유전자 발현을 변경하여 꿀벌의 귀환을 방해합니다.

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작성자 관리자
댓글 0건 조회 39회 작성일 24-12-03 10:39

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디노테푸란에 대한 비접촉 노출은 MagR 및 Cry2 유전자 발현을 변경하여 꿀벌의 귀환을 방해합니다.

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디노테푸란은 꿀벌( Apis mellifera )의 행동에 부정적인 영향을 미치는 것으로 알려져 있지만 , 그 기저 메커니즘은 여전히 불분명합니다. 자기수용체( MagR , 자기장에 반응)와 암호체( Cry2 , 빛에 민감함) 유전자는 꿀벌의 귀환 및 위치 파악 행동에서 중요한 역할을 하는 것으로 간주됩니다. 저희의 연구에 따르면 디노테푸란은 직접적인 접촉이 없어도 자석처럼 작용하여 꿀벌의 MagR 발현을 크게 바꿀 수 있습니다. 이러한 비접촉 노출은 꿀벌의 귀환 속도를 감소시켰습니다. 추가 실험에서 채집벌을 빛과 자기장에 노출시켰고, MagR 유전자는 빛이 있을 때만 자기장에 반응하고 Cry 2는 자기장 수용체 메커니즘( MagR–Cry2 )에서 핵심적인 전환 역할을 했습니다. 효모 2-하이브리드 및 BiFc 분석은 이 두 유전자의 상호 작용을 확인했습니다. 더욱이 RNAi를 사용하여 이러한 유전자의 발현을 감소시켰을 때 꿀벌의 귀환 속도가 크게 감소했습니다. 이러한 결과는 MagR 및 Cry2 발현 의 변화가 비접촉 디노테푸란 노출로 인한 귀환 능력 감소에 중요하다는 것을 시사합니다. 이 연구는 귀환 및 채집 중 꿀벌의 잠재적인 항해 메커니즘을 밝히고 디노테푸란이 꿀벌 개체군에 미치는 영향이 이전에 알려진 것보다 더 광범위하다는 것을 보여줍니다.

꿀벌은 세계에서 가장 경제적으로 중요한 곤충 중 하나로, 식물 생장에서 수분매개자로서 중요한 역할을 합니다. 한 군집은 여왕벌, 수벌, 채집벌로 구성되어 있으며, 일벌은 전체 군집에 식량을 제공하는 데 필수적입니다[1]. 그러나 군집 붕괴 장애(CCD)가 2006년에 처음 보고된 이후로 꿀벌 개체수가 심각하게 영향을 받았습니다[25]. CCD는 살충제, 기생충, 꽃꿀 식물 부족을 포함한 다양한 요인과 관련이 있는 것으로 나타났습니다[11]. 최근 연구에 따르면 CCD는 전자파와 관련이 있을 수 있으며, 휴대전화 타워와 모바일 핸드셋에서 나오는 방사선이 꿀벌에 해를 끼칠 가능성이 있습니다[18]. 이러한 외부 환경 요인은 꿀벌의 야외 탐색을 방해하여 둥지로 가는 데 실패하게 할 수 있습니다. 그러나 꿀벌 탐색의 정확한 메커니즘은 아직 불분명합니다.

채집자는 활동 범위가 넓으며 반경은 최대 2~3km에 이릅니다(He et al., 2013). 꿀벌은 태양과 하늘로 위치를 알아낼 수 있는 능력 덕분에 길을 찾을 수 있습니다. 또한 지구 자기장을 사용하여 위치를 찾을 수 있습니다[15], [24], [30], [5]. Gould et al. [10]은 처음으로 꿀벌에 자철광 입자가 존재한다고 제안했습니다. 이러한 자기 수용체는 많은 꿀벌 행동의 생리학적 기초로 여겨집니다. Vale & Acosta-Avalos [38]와 Migdał et al., [22]의 실험은 자기장의 변화가 꿀벌의 비행 행동과 항해에 영향을 미칠 수 있음을 보여주었습니다. 또한 Walker와 Bitterman [40]과 Kirschvink et al., [16]은 꿀벌이 자유 비행 중에 26 nT만큼 약한 정적 자기장과 10~60 Hz의 교류 자기장을 감지할 수 있다는 것을 발견했습니다. Hsu와 Li의 추가 연구에서는 꿀벌의 영양막 세포에서 자철광 입자를 추출하여 이 입자가 자기장 변화에 반응하여 수평 또는 수직으로 수축하거나 확장된다는 것을 밝혔습니다. 초전도 양자 간섭 검출기를 사용하여 그들은 또한 꿀벌 복부에서 잔류 자기를 발견했습니다[14], [26], [31], [43]. 분자 기술의 발전으로 Zhao et al.,[51]은 MagR 감지 메커니즘 에서 핵심적인 역할을 하는 철-유황 클러스터 단백질 계열의 구성원인 Apis mellifera 의 자기 수용체( MagR ) 유전자를 복제했습니다 [42].

암호균( Cry ) 단백질 유전자는 암호식물에서 처음 발견되었으며, 이로 인해 암호균이라는 이름이 붙었습니다[12]. 광수용체인 Cry는 청록색 빛에 민감합니다[32]. Cry 에는 청색광을 흡수하는 보조 인자인 플라빈 아데닌 다이뉴클레오타이드(FAD)가 포함되어 있으며, 이는 일련의 광 유도 전자 전달을 통해 Cry 의 트립토판과 상호 작용합니다. 이 상호 작용은 "자유 라디칼 페어링" 반응을 생성하여 Cry의 신호 활동을 조절합니다.[45]는 Cry가 새의 이동에 상당히 기여한다는 것을 보여주었습니다[45]. 아라비도프시스 탈리아나 , 초파리 , 군주 나비, 새 및 인간에 대한 연구에 따르면 Cry는 자기장을 감지할 수 있습니다[13], [2], [41], [44], [46], [9]. 시간이 지남에 따라 곤충의 Cry는 Cry1 과 Cry2의 두 가지 주요 계열로 진화했습니다 . 초파리는 Cry1 만 가지고 있는 반면 , 모기와 나비와 같은 곤충은 Cry1 과 Cry2를 모두 가지고 있습니다 [52]. 그러나 꿀벌은 생물학적 일주기 리듬으로 인해 Cry2 만 가지고 있습니다 [47]. 많은 연구에서 꿀벌이 야외 위치를 파악하기 위해 빛을 어떻게 사용하는지 알아보았습니다. Kobayashi et al.[17]은 최근 꿀벌이 편광된 햇빛을 방향 감각에 사용할 수 있음을 보여주었습니다. 꿀벌은 특정 각도에서 빛을 감지하여 비행 방향과 방향을 결정합니다.

3세대 네오니코티노이드 살충제인 디노테푸란은 2003년 일본에서 처음 등록되었습니다[39]. 최근 연구에 따르면 디노테푸란은 수분매개 식물의 꽃가루와 꿀에서 발견될 수 있습니다(호박: 꽃가루에서 평균 수준 최대 122μg/L, 꿀에서 17.6μg/L, 도시 경관의 식물 꿀에서: 70-1235μg/L)[21], [7]. 이는 꿀벌의 생존에 심각한 위협을 초래합니다. +디노테푸란의 키랄 형태인 S-디노테푸란은 R-디노테푸란보다 독성이 더 강합니다[19], [50]. 결과적으로 일부 연구자들은 꿀벌 개체군에 대한 위험을 줄이기 위해 R-디노테푸란을 살충제로 사용할 것을 권장했습니다[4]. 또한 디노테푸란은 경구 또는 경피적으로 노출되면 꿀벌의 학습 및 기억 능력에 부정적인 영향을 미칩니다[19]. 그러나 디노테푸란에 대한 비접촉 노출이 꿀벌의 귀환에 미치는 영향에 대한 연구는 제한적입니다.

우리의 이전 연구에서, 우리는 디노테푸란을 먹이면 꿀벌의 체온이 상당히 상승하고, 더듬이와 영양축과 같은 사회적 행동이 변화하며, 꿀벌의 귀환이 가속화된다는 것을 발견했습니다[48]. 그러나 우리의 후속 연구에서는 디노테푸란이 비접촉 조건에서 꿀벌의 귀환 행동에 상당한 영향을 미칠 수 있다는 것을 발견했으며, 처음으로 비접촉 조건에서 디노테푸란이 꿀벌의 MagR 과 Cry2 유전자 에 변화를 일으킬 수 있다는 것을 발견했습니다 . 따라서 우리는 비접촉 조건에서 꿀벌의 행동에 대한 디노테푸란의 효과와 주요 메커니즘을 밝히기 위해 심층 연구를 수행했습니다.