캐나다의 외부기생성 진드기 Varroa destructor 에서 발생하는 아미트라즈 및 피레트로이드 내성 돌연변이
추상적인
외부기생성 진드기 Varroa destructor는 양봉 산업에 큰 위협으로 남아 있으며, 예를 들어 캐나다에서 과도한 겨울 군집 손실에 기여하고 있습니다. 수십 년 동안 양봉가들은 등록된 합성 바로산제인 타우 -플루발리네이트, 쿠마포스, 아미트라즈, 플루메트린을 순차적으로 사용해 왔으며, 이로 인해 진드기에서 내성 진화 위험이 발생했습니다. 쿠마포스와 피레트로이드에 대한 광범위한 내성 외에도 최근 캐나다의 수많은 양봉 지역에서 아미트라즈 효능이 감소한 것으로 보고되었습니다. 이 연구의 목표는 캐나다 진드기 개체군에서 아미트라즈 내성 진화를 평가하고 V. destructor 에서 아미트라즈 및 피레트로이드 내성과 이전에 관련된 돌연변이의 존재 및 발생률을 평가하는 것이었습니다 . 우리의 생물 검정 결과는 앨버타 개체군에서 아미트라즈 내성 진드기의 존재를 확인했습니다. 이러한 표현형 결과는 옥토파민 수용체 유전자 Octβ 2 R의 표적 유전자형 검사로 보완되었으며, 이를 통해 검사한 양봉장의 90%에서 돌연변이 Y215H가 존재하며, 국소 대립 유전자 빈도는 5~95% 범위에 있음을 밝혔습니다. 표현형 내성은 양봉장 전체에서 이 돌연변이의 존재와 유의미한 상관관계를 보였습니다. 동시에 전압 개폐형 나트륨 채널의 L925I 및 L925M 돌연변이는 검사한 양봉장의 100%에서 33~97% 범위에 있는 빈도로 확인되어 피레트로이드에 대한 내성이 여전히 널리 퍼져 있음을 시사합니다. 이러한 결과는 장기간 단일 처리에만 의존하는 관행이 현재 살충제에 대한 내성률을 높일 수 있다는 개념을 뒷받침합니다. 우리의 연구 결과는 양봉가와 규제 기관에 시기적절한 정보를 제공하기 위해 유전자형 검사를 통한 대규모 내성 모니터링이 필요함을 시사합니다. 이를 통해 효과적인 관리 계획을 수립할 수 있으며, 여기에는 V. destructor 개체군 에서 내성 진화를 억제하거나 적어도 지연시키기 위해 사용 가능한 치료법의 순환이 포함됩니다 .
소개
다양한 식물 수분매개자 중에서 꿀벌( Apis mellifera L.)은 야생 식물과 농작물을 수분하는 데 중요한 역할을 합니다. 꿀벌은 인간과 동물의 음식과 관련된 식물의 3분의 1을 수분하고 1 , 2 여러 벌집 제품을 생산합니다. 세계에서 가장 큰 꿀 생산국 중 하나인 캐나다는 약 810,000개의 꿀벌 군체에서 연간 41 × 106kg 이상의 꿀을 생산합니다 3 . 앨버타주의 양봉 산업만 해도 317,500개의 군체를 운영하고 연간 약 16 × 106kg의 꿀을 생산하여 캐나다 에서 가장 큰 전문 양봉가와 꿀 생산물 점유율을 차지합니다 3 .
관리되는 꿀벌은 전 세계적으로 많은 문제에 직면하고 있으며 양봉가들은 수익성을 유지하기 위해 수많은 꿀벌 건강 문제와 싸워 왔습니다. 다른 관리되는 농업 종, 특히 야생에서 볼 수 있는 것보다 더 높은 밀도로 유지되는 종과 마찬가지로 꿀벌은 기생충과 병원균으로 인한 여러 가지 전염병에 직면합니다. 특히 캐나다 양봉가는 평균 15~46%의 겨울 집단 손실을 경험하는데, 그 대부분은 외부 기생 진드기인 Varroa destructor (Anderson 및 Trueman) 의 영향에 기인합니다 4 , 5 . 의무적 외부 기생충인 V. destructor는 생존과 번식을 위해 꿀벌의 혈림프와 지방체를 섭취하고 동시에 꿀벌 질병을 전파합니다 6 , 7 , 8 . 꿀벌의 육아 세포 내에서 번식하고 빠르게 개체수를 늘려 꿀벌 집단 내부에 지속 불가능한 조건을 만듭니다. 군집 수준에서 V. destructor는 꿀벌의 겨울 체온 조절과 항상성의 불균형을 초래하여 겨울 동안 손실을 초래 합니다 .
다양한 문화적, 생물학적, 기계적 및 화학요법적 접근 방식을 사용하여 V. destructor를 제어할 수 있습니다 10 , 11 . 그러나 현재 사용 가능한 관리 도구 중에서 효과적이고 실용적인 것은 소수에 불과하며, 특히 대규모 상업 양봉가의 경우 그렇습니다. 화학요법적 옵션 중에서 합성 바로산제(예: 아미트라즈)는 통합 해충 관리(IPM) 프로그램에서 마지막 수단으로만 권장됩니다. 대신, 종종 처음 및/또는 유일하게 사용되는 관리 관행입니다. 과도한 사용에 대한 경고 연구에도 불구하고, V. destructor 에 대한 화학적 처리가 양봉 관행의 일상적인 부분으로 시행되었습니다. 대부분의 다른 제어 방법이 너무 노동 집약적이거나 효과가 없기 때문입니다. 사용 가능한 몇 가지 바로산제의 과도한 사용으로 인해 전 세계 진드기 개체군은 이러한 바로산제에 대한 내성을 발달시켰습니다 12 , 13 , 14 , 15 , 16 .
유기인산, 피레트로이드 및 포르마미딘 살진드기제 계열은 V. destructor 개체군을 관리하는 데 널리 사용되었습니다. 양봉가들은 타우 -플루발리네이트, 쿠마포스, 아미트라즈 및 플루메트린 과 같은 몇 가지 합성 살진드기제만 사용할 수 있습니다 . 1990년대 이후 캐나다 양봉가들은 타우 -플루발리네이트 또는 쿠마포스를 사용하여 V. destructor 개체군을 통제했습니다. 그러나 이러한 화합물에 대한 V. destructor 내성이 잘 알려져 있기 때문에 이러한 제품은 더 이상 예전만큼 사용되지 않습니다 5 , 17 . 현재 양봉가들은 꿀벌에게 비교적 안전하다고 여겨지고 역사적으로 높은 효능이 입증된 아미트라즈 기반 제품에 주로 의존하고 있습니다 5 , 18 . 2014년과 2022년 사이의 이전 캐나다 연구에서는 V. destructor 제어 에 있어 아미트라즈의 허용 가능한 효능이 확인되었지만 19 , 20 , 21 , 22 , 23 , 2023년 최근 보고서에서는 캐나다 양봉 작업에서 포르마미딘계 아피바르와 피레트로이드계 아피스탄, 바이바롤의 효능이 감소하고 있다고 지적했습니다 5 , 24 .
표적 부위의 돌연변이와 해독 효소 발현의 변화는 V. destructor 집단 에서 살진드기 살충제 내성의 진화를 위한 메커니즘으로 제안되었습니다 16 , 25 , 26 , 27 , 28 . V. destructor 에서 피레트로이드에 대한 내성은 신경계의 의도된 치명적 과잉 자극을 방지하는 전압 개폐형 나트륨 채널(VGSC)의 표적 부위의 돌연변이에 기인하는 것으로 여겨집니다 29 . 이를 노크다운 내성( kdr ) 또는 슈퍼 -kdr 30 , 31 이라고 합니다 . 위치 918(M918L)과 925(L925V, I, M)의 아미노산 치환이 V. destructor 개체군 에서 피레트로이드에 대한 내성과 관련이 있지만 25 ,
