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Die vorliegende Arbeit untersuchte den Einfluss verschiedener Insektizid-Wirkstoffe auf das larvale Transkriptom und die Proteinbildung der Honigbiene Apis mellifera. Die Westliche Honigbiene gilt aufgrund ihrer Ökosystemdienstleistungen als eines der wichtigsten Nutztiere des Menschen. Durch die Bestäubung landwirtschaftlicher Nutzpflanzen und Blüten weltweit nimmt sie ökonomisch und ökologisch eine Schlüsselposition ein. Im Laufe der 2000er beobachtete man global einen starken Rückgang an Honigbienen, der zunächst nicht erklärt werden konnte. Mögliche Ursachen waren der Befall durch Pathogene oder verschiedene Virus-Erkrankungen der Bienen. Andere Erklärungen sahen den Hauptgrund in der landwirtschaftlichen Verwendung von Pestiziden oder dem Verlust an Lebensraum. Insbesondere der Einsatz von Insektiziden wurde aufgrund ihrer Wirkung auf Nicht-Zielorganismen kritisiert. Hierbei gerieten die Auswirkungen von subletalen Pestizid-Konzentrationen auf die Physiologie der Honigbiene in den Fokus. In Studien konnte gezeigt werden, dass geringe Konzentrationen eines Insektizids nicht zum Tod führen, allerdings negative Effekte auf das motorische Verhalten, die Flugfähigkeiten oder die Lern- und Gedächtnisleistungen zeigen. Im Rahmen der durchgeführten Versuche wurde der Einfluss subletaler Konzentrationen der neuen Wirkstoffe Flupyradifuron und Chlorantraniliprol untersucht. Im Vergleich kamen die etablierten Wirkstoffe Dimethoat und Fenoxycarb zum Einsatz. Gemäß den Vorgaben der OECD Richtlinie 239 erfolgte die Fütterung von Bienenlarven über acht Tage. Die Applikation der Wirkstoffe fand an vier aufeinanderfolgenden Tagen statt und an den Tagen vier, sechs und acht wurden Individuen für eine spätere Analyse eingefroren. Die Dosis an aufgenommenem Wirkstoff erhöhte sich bis zu einem maximalen Wert nach Tag 6. Die Analyse ausgewählter Transkripte erfolgte mittels eines RT-qPCR-Arrays (79 Kandidatengene). Die anschließende Proteinanalyse erfolgte durch eine 2D-Gelelektrophorese, um die Veränderungen im Transkriptom auch im Proteinmuster nachzuweisen. Die Ergebnisse der Transkriptomanalyse zeigten, dass vor allem Gene betroffen waren, die mit der Larvalentwicklung, Physiologie oder Immunantwort assoziiert waren. Dies betraf vor allem den Toll-Signalweg, die Ecdyson-induzierte Kaskade und die Autophagie-Signaltransduktion. In der Proteinanalyse waren Änderungen in Bezug auf das Immunsystem, den Metabolismus und die Entwicklung festzustellen (> 900 Proteinspots). Die beiden geringsten Dosen von Dimethoat (0,05 µg und 0,1 µg) wiesen keine signifikanten Unterschiede bei den identifizierten Proteinen auf. Es ließ sich feststellen, dass mit zunehmender Dosis an Wirkstoff auch die Anzahl an differenziell exprimierten Transkripten zunahm. Zudem zeigte Flupyradifuron in der Transkript- und Proteinanalyse die meisten Änderungen im Vergleich zur Kontrolle auf. Eine mögliche Erklärung hierfür ist, dass die applizierte Dosis an Flupyradifuron trotz subletaler Konzentration bei den durchgeführten Versuchen noch zu hoch angesetzt war. Nichtsdestotrotz wurden endogene Effekte nach Behandlung mit verschiedenen Wirkstoffen in subletalen Konzentrationen nachgewiesen. Weiterhin deutet sich an, dass der Fettkörper, die Mitochondrien oder auch die Hämozyten geschädigt werden. Zum einen führen die vorliegenden Ergebnisse zu der Folgerung, dass die Analyse der Genexpression und Proteinbiosynthese ein weiteres nützliches Werkzeug im Zuge einer holistischen Risikoabschätzung der Wirkung von Agrochemikalien auf Honigbienen darstellt. Zum anderen ist es wichtig, neben der Betrachtung der Transkripte ebenfalls die korrelierenden Proteine in die Auswertung mit einzubeziehen, um ein komplexeres Bild des zellulären Zustandes zu erhalten. |
