Glyphosate perturbs the gut microbiota of honey bees.
Proc Natl Acad Sci U S A · 2018 · 115:10305-10310 · PMID 30249635 · 등급6 세포·모델 in vitro · 물질과 작용기전 > EPSPS·시킴산 경로 · 사람
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글리포세이트는 전 세계적으로 잡초 방제에 사용되는 주요 제초제로, 식물과 일부 미생물에서 발견되는 시키미산 경로의 5-엔올피루빌시키미산-3-인산 합성효소(EPSPS) 효소를 표적으로 한다. 따라서 글리포세이트는 벌과 같은 수분 매개체를 포함하여 농업 현장 근처에 서식하는 동물의 세균 공생체에 영향을 미칠 수 있다. 꿀벌 장내 미생물총은 체중 증가를 촉진하고 병원체 감수성을 감소시키는 여덟 가지 세균 종이 우세하다. EPSPS를 암호화하는 유전자는 거의 모든 염기서열 분석된 벌 장내 세균의 게놈에 존재하여, 이들이 글리포세이트에 잠재적으로 민감함을 시사한다. 본 연구에서는 환경에서 보고된 농도의 글리포세이트에 노출된 꿀벌에서 우점하는 장내 미생물종의 상대적 및 절대적 풍부도가 감소했음을 입증하였다. 어린 벌 노동자에게 글리포세이트에 노출된 것은 이후 기회 감염 병원체인 *Serratia marcescens*에 노출된 꿀벌의 사망률을 증가시켰다. 벌 장내 미생물총 구성원은 글리포세이트에 대한 민감도가 다양했으며, 이는 주로 EPSPS가 클래스 I(글리포세이트에 민감함)인지 또는 클래스 II(글리포세이트에 둔감함)인지를 보유하는지와 일치하였다. 이러한 민감도 차이의 근거는 벌 장내 세균의 EPSPS 유전자를 *Escherichia coli*에 클로닝한 시험관 내 실험을 통해 확인되었다. 핵심 벌 장내 종인 *Snodgrassella alvi*의 모든 균주는 민감한 클래스 I EPSPS를 암호화하며, *S. alvi* 수치의 감소는 일관된 실험 결과였다. 그러나 일부 *S. alvi* 균주는 글리포세이트 내성이라는 대체 메커니즘을 보유하는 것으로 보인다. 따라서 꿀벌이 글리포세이트에 노출되면 유익한 장내 미생물총에 교란을 일으켜 벌의 건강과 수분 매개체로서의 효율성에 잠재적으로 영향을 줄 수 있다.ORIGINAL ABSTRACT
Glyphosate, the primary herbicide used globally for weed control, targets the 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (EPSPS) enzyme in the shikimate pathway found in plants and some microorganisms. Thus, glyphosate may affect bacterial symbionts of animals living near agricultural sites, including pollinators such as bees. The honey bee gut microbiota is dominated by eight bacterial species that promote weight gain and reduce pathogen susceptibility. The gene encoding EPSPS is present in almost all sequenced genomes of bee gut bacteria, indicating that they are potentially susceptible to glyphosate. We demonstrated that the relative and absolute abundances of dominant gut microbiota species are decreased in bees exposed to glyphosate at concentrations documented in the environment. Glyphosate exposure of young workers increased mortality of bees subsequently exposed to the opportunistic pathogen Serratia marcescens Members of the bee gut microbiota varied in susceptibility to glyphosate, largely corresponding to whether they possessed an EPSPS of class I (sensitive to glyphosate) or class II (insensitive to glyphosate). This basis for differences in sensitivity was confirmed using in vitro experiments in which the EPSPS gene from bee gut bacteria was cloned into Escherichia coli All strains of the core bee gut species, Snodgrassella alvi, encode a sensitive class I EPSPS, and reduction in S. alvi levels was a consistent experimental result. However, some S. alvi strains appear to possess an alternative mechanism of glyphosate resistance. Thus, exposure of bees to glyphosate can perturb their beneficial gut microbiota, potentially affecting bee health and their effectiveness as pollinators.| 저자 | Motta, E. V. S.; Raymann, K.; Moran, N. A. |
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| 저널 | Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America |
| 권·호·쪽 | 115(41), 10305-10310 |
| PMID | 30249635 |
| DOI | 10.1073/pnas.1803880115 |
| MeSH | 3-Phosphoshikimate 1-Carboxyvinyltransferase; Animals; Bees; Enzyme Inhibitors; Escherichia coli; Gastrointestinal Microbiome; Glycine; Neisseriaceae; Phylogeny; RNA, Ribosomal, 16S; Serratia; Glyphosate |