The effects of short-term glyphosate-based herbicide exposure on insect gene expression profiles.
J Insect Physiol · 2023 · 146:104503 · PMID 36935035 · 등급5 동물·현장 동물실험 · 비발암 건강영향 > 신경독성 · 곤충 · 식이 · 원제+제형 비교
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글리포세이트계 제초제(GBHs)는 전 세계적으로 가장 많이 사용되는 제초제이다. GBH의 사용은 잡초 방제를 목적으로 하지만, GBH가 농업생태계에 서식하는 무척추동물의 생애사 특성 및 항산화 방어 시스템에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 지금까지 무척추동물에서 GBH가 해독 경로에 미치는 영향은 충분히 연구되지 않았다. 우리는 두 가지 다른 실험을 수행하였다. 첫째는 순수 글리포세이트와 GBH의 직접 처리였고, 둘째는 먹이를 통한 간접적인 GBH 실험으로, 환경적으로 관련성 있는 수준의 GBH가 콜로라도 감자좀나방(Leptinotarsa decemlineata)의 생존 및 해독 유전자 발현 프로파일에 미치는 가능한 영향을 조사하였다. 후보 유전자로 곤충에서 대사적 또는 표적 부위 저항성과 관련이 알려진 네 가지 사이토크롬 P450(CYP), 세 가지 글루타티온-S-전달효소(GST), 그리고 두 가지 아세틸콜린에스터레이스(AChE) 유전자를 선정하였다. 우리는 환경적으로 관련성 있는 수준의 순수 글리포세이트와 GBH가 직접 실험에서 콜로라도 감자좀나방 유충의 높은 사망 확률을 증가시켰으나, 간접 실험에서는 그렇지 않았음을 보여주었다. GBH 또는 글리포세이트는 연구된 CYP, GST, 또는 AChE 유전자의 발현 프로파일에 영향을 미치지 않았다. 그러나 우리는 직접 및 간접 처리 실험 모두에서 큰 계통 수준의 발현 프로파일 변이를 발견하였다. 이러한 결과는 본 연구를 위해 선택된 유전자들이 글리포세이트나 GBH에 반응하여 발현되는 유전자들인 것은 아닐 수 있음을 시사한다. 또한 비교적 짧은 노출 시간이 유전자 발현 프로파일에 영향을 미치지 않았거나, 혹은 그 반응이 더 짧은 노출 시간에서 이미 발생했을 가능성도 있다. 우리의 결과는 글리포세이트 제품이 살충제에 대한 민감도에 따라 초식 곤충의 생존에 낮은 수준에서도 영향을 줄 수 있음을 보여준다.ORIGINAL ABSTRACT
Glyphosate-based herbicides (GBHs) are the most frequently used herbicides worldwide. The use of GBHs is intended to tackle weeds, but GBHs have been shown to affect the life-history traits and antioxidant defense system of invertebrates found in agroecosystems. Thus far, the effects of GBHs on detoxification pathways among invertebrates have not been sufficiently investigated. We performed two different experiments-1) the direct pure glyphosate and GBH treatment, and 2) the indirect GBH experiment via food-to examine the possible effects of environmentally relevant GBH levels on the survival of the Colorado potato beetle (Leptinotarsa decemlineata) and the expression profiles of their detoxification genes. As candidate genes, we selected four cytochrome P450 (CYP), three glutathione-S-transferase (GST), and two acetylcholinesterase (AChE) genes that are known to be related to metabolic or target-site resistances in insects. We showed that environmentally relevant levels of pure glyphosate and GBH increased the probability for higher mortality in the Colorado potato beetle larvae in the direct experiment, but not in the indirect experiment. The GBHs or glyphosate did not affect the expression profiles of the studied CYP, GST, or AChE genes; however, we found a large family-level variation in expression profiles in both the direct and indirect treatment experiments. These results suggest that the genes selected for this study may not be the ones expressed in response to glyphosate or GBHs. It is also possible that the relatively short exposure time did not affect gene expression profiles, or the response may have already occurred at a shorter exposure time. Our results show that glyphosate products may affect the survival of the herbivorous insect already at lower levels, depending on their sensitivity to pesticides.| 저자 | Rainio, M. J.; Margus, A.; Tikka, S.; Helander, M.; Lindström, L. |
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| 저널 | Journal of insect physiology |
| 권·호·쪽 | 146, 104503 |
| PMID | 36935035 |
| DOI | 10.1016/j.jinsphys.2023.104503 |
| MeSH | Animals; Herbicides; Acetylcholinesterase; Transcriptome; Coleoptera; Glyphosate |