바카라 커뮤니티 (Nomaguchi Ari 회장) (이하 "AIST")생물학 프로세스 연구 부서[Research Division Director Kamagata Yoichi] 연구원 인 Kikuchi Yoshitomo 연구원, 환경 생물 기능 개발 연구 그룹 연구원이자 Bio-Commonia Evolution Organization 등의 연구 그룹의 연구원 인 Fukatsu Takema 연구원, Hayazu Masahito, 연구원과 같은 연구원들과 협력하고 있습니다 오키나와 규정의 농업 연구 센터 [사카 모토 모리아 키 (Sakamoto Moriaki) 감독 (이하 "오키나와 농업 연구소 (Okinawa Agriculture Research Institute)"라고 함)은 환경 토양에서 살충제를 자극하고 신체의 공장을 복용함으로써 생물 생태 학적 기능 연구 그룹을 통합하기 위해살충제 저항성를 얻을 수 있다는 현상을 발견했습니다
전 세계 약 500 가지 유형의 해충이 살충제 저항성으로보고되어 농업 및 공중 보건에 문제가 발생했습니다 과거에는 살충제 저항성이 해충 자체의 유전자에 의해 결정되는 것으로 생각되었지만,이 발견은 이러한 상식을 뒤집고 해충에서 살충제 저항성의 진화와 해충 방제 전략의 공식에 대한 새로운 관점을 제시합니다
이 연구 결과는 2012 년 4 월 24 일 (일본 시간)에 미국 아카데믹 저널 "National Academy of Sciences USA의 절차"(국립 과학 아카데미의 절차)에 온라인 게시
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| 그림 1 : 콩 잎의 스트라이프 버그 |
최근 몇 년 동안 기후 변화와 인구 증가로 인한 전 세계 식량 부족에 대한 우려가 발생함에 따라 살충제 잔류 물이 생겨 났으며 살충제 잔류 물이 우려를 유발하고 있지만 안정적인 식품 공급에 대한 살충제의 중요성이 증가하고 있습니다 살충제의 사용은 또한 수면 질병을 전달하는 말라리아 및 Tsetse Fly를 전달하는 아네몬과 같은 혈액 청소 위생 해충 및 흰개미 및 바퀴벌레와 같은 집 해충을 조절하는 데 필수적입니다
다른 한편으로, 단일 살충제가 지속적으로 사용될 때 살충제 내성 해충이 종종 나타나는 것으로 오랫동안 알려져왔다 현재까지, 대략 500 가지 유형의 농업 해충, 위생 해충 및 하우스 해충에 대한 살충제 저항성의 발달에 대한보고가있어 큰 문제가되었습니다 다양한 사례는 표적 단백질의 해독 능력 향상 및 구조적 변화와 같은 저항의 메커니즘으로보고되었지만, 모든 메커니즘은 곤충의 자체 유전자에 의해 정의된다는 것이 기존의 지혜가있다 많은 해충이 신체 내에서 공생 미생물을 가지고 있기 때문에, 공생 미생물은 숙주 해충의 살충제 저항에 영향을 줄 수 있지만 지금까지는 입증되지 않았다는 것이 지적되었다
의료 환경에서 다제 저항성 병원체의 문제와 유사한 살충제 내성 해충의 출현은 인간과 저항을 발전시키는 살충제와 해충을 개발하는 인간 사이의 "끝없는 전투"라고 할 수 있습니다 새로운 살충제의 개발은 많은 비용과 시간이 걸리기 때문에 저항이 발생하기 전에 저항의 발달을 방지하는 것이 매우 중요하며,이를 위해 저항 개발 메커니즘을 이해하는 것이 가장 중요한 문제입니다
AIST는 곤충의 신체 내에 공생적으로 존재하는 미생물의 고급 생물학적 기능에 중점을 둔 다양한 연구를 진행해 왔습니다 (2004 년 3 월 26 일에 AIST 언론의 애니메이션,2010 년 11 월 19 일에 AIST 언론의 애니메이션) 최근 몇 년 동안, 연구는 통제하기 어려운 많은 해충을 포함하는 악취 버그에 초점을 맞추고 있으며, 그 과정에서 콩의 해충으로 알려진 악취 버그 (그림 1)는 독특한 미생물 공생 시스템을 가지고 있음을 발견했습니다 악취 버그의 소화관은 블라인드 SAC (그림 2B)라는 파우치와 같은 조직으로 가득 차 있으며,이 경우Burkholderia공생 적으로 존재합니다 (그림 2c) 대부분의 곤충에 대해공생 에볼루션 바카라아어머니에서 어린이로 직접 전염되지만 (수직 전송), 악취 버그에서, 우리는 유충이 환경 토양에 사는 새로운 버크 홀데 리아를 통합하고 각 세대 (환경 획득)에 살고 있음을 분명히했습니다
농업 연구 연구소 (Agriculture Research Institute)에서 우리는 농업 토지를 개선하고 미생물을 사용하여 환경을 정화하기 위해 토양 미생물의 다양한 기능을 연구하고 있습니다 미생물의 유용한 기능 중 하나는 살충제를 포함한 화학 물질의 분해 및 정제입니다 현재까지, 다양한 살충제 분해 가능한 에볼루션 바카라아가 농업 연구소에 의해 분리되고 확인되었으며, 그 중 다수는 그룹에 포함되었습니다
이 연구의 결과는 AIST에서 공생 미생물에 대한 이러한 연구를 유기적으로 통합하고 개발하고 Agricultural Ring Research Institute의 살충제 분해 에볼루션 바카라아에 대한 연구를 유기적으로 통합하고 개발함으로써 얻었습니다 또한 오키나와 농업 연구 연구소는 야외 악취 버그 그룹에서 살충제 분해 에볼루션 바카라아의 감염 상황을 조사하는 데 주도했습니다
이 연구는 국립 농업 및 식품 산업 및 기술 연구소 인 "Brain"생물 특이 적 산업 기술 연구 지원 센터에 의해 뒷받침되었습니다
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그림 2 소화관 및 악취 버그의 공생 기관의 사진 (a) 악취 버그의 위장관 사진 화살표는 공생 기관을 나타냅니다 (b) 공생 기관의 확대 된 이미지 많은 맹인 주머니 (△ △로 표시)가 발전했으며 (c) 공생 에볼루션 바카라아 버크 홀데 리아 (녹색 형광 염료로 버크 홀데 리아를 염색함으로써 관찰) |
Fenitrothion전 세계에서 널리 사용되는 살충제 중 하나이며 유기 인형 화합물입니다 다양한 토양 에볼루션 바카라아가 페니 트로 티온을 분해하여 탄소 공급원으로 사용할 수 있다고보고되었습니다 분해 에볼루션 바카라아에 의해, 페노 로티온은 3- 메틸 -4- 니트로 페놀로 분해되는데, 이는 곤충에 거의 무독성이고, 여러 단계를 통해 탄소 공급원으로 사용된다 (도 3 상단) Fenitrothione 분해 에볼루션 바카라아는 저주파의 농업 토양에 존재하지만, Fenitrothion의 지속적인 적용은 밀도를 증가시킵니다
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(수직) Fenitrothion의 분해 과정 (하단) 펜트 로티온-함유 배지에서의 분해 활성 펜트 로티온의 분해는 분해 된 에볼루션 바카라아의 식민지 주위에 있습니다hello형성됩니다 |
sycobiotic 에볼루션 바카라아 인 공생 에볼루션 바카라아 Burkholderia는 정상적으로 환경 토양에서 살고 있으며, 유충이 성장 과정에서 경구로 경구를 잡을 때 모든 세대에 새로운 공생 관계가 확립됩니다 Burkholderia와 공존하는 악취 버그는 공존하지 않은 것과 비교하여 신체 크기와 계란 계란 수를 상당히 증가 시켰으므로 Burkholderia는 숙주 악취 버그의 영양 대사에서 중요한 역할을한다고 생각됩니다
우리가 여러 지역의 농업 토양과 그곳에 사는 악취 버그에서 버크 홀데 리아를 분리하고 식별했을 때, 우리는 토양에서 분리 된 버크 홀데 리아에 페니티온을 분해하는 약간의 긴장이 있음을 발견했습니다 (그림 3 바닥)
이들의 페니티온 분해 부르크 홀데 리아 (페니 트로 티온 분해 에볼루션 바카라아)와 버크 홀데 리아 (비 분리 에볼루션 바카라아)는 냄새 버그에 감염 될 수 없었고 숙주에 미치는 영향을 비교 하였다 결과적으로, 공생 에볼루션 바카라아 식민지 율, 숙주 생존율, 성장률, 신체 크기 등 사이에는 펜트 로티 오네 분해 에볼루션 바카라아에 감염된 공생 성 악취 벌레와 비 분해 에볼루션 바카라아에 감염된 공생 성 악취 벌레 사이의 유의 한 차이가 발견되지 않았다 그러나, 펜트로 로티온 분해 에볼루션 바카라아에 감염된 스팅거 벌레는 비 분산 에볼루션 바카라아에 감염된 스팅 터 벌레와 비교하여 페니트로 테오 네에 대한 내성을 상당히 증가시켰다 (도 4) 이 결과는 숙주 악취 버그가 공생 에볼루션 바카라아 감염으로 인한 살충제 저항성을 얻었음을 분명히 보여줍니다
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그림 4 Fenitrothion으로 치료할 때 악취 버그의 생존율 Fenitrothione 분해 에볼루션 바카라아에 감염된 에볼루션 바카라아는 거의 완전히 죽을 것입니다 두 개의 악취 버그 라인 (TKS-1 (왼쪽) 및 TKA-7 (오른쪽))에 대한 결과가 표시됩니다 |
감염 설문 조사는 일본 전역의 악취 버그 846 명에 대해 수행되었지만 페니 니트로 로티온 분해 에볼루션 바카라아는 검출되지 않았습니다 (0%) 쌀 해충, 거미 악취 벌레 및 사탕 수수 해충 (모두 버크 홀데 리아와 공존) 및 페니트 로티 오네 분해 에볼루션 바카라아 (약 8%)에 감염된 페 니트로 티온 분해 에볼루션 바카라아에 대해 유사한 감염 조사가 수행되었습니다 다시 말해, 일본어 악취 버그 야외 집단에서 페니 로티온 분해 에볼루션 바카라아의 감염률은 일반적으로 낮다는 것이 밝혀졌습니다 Fenitrothion의 사용의 수는 국내 농지에서 연간 약 1-3 회 유지되므로 많은 농업 토양에서 페니 트로 티온 분해 에볼루션 바카라아의 밀도는 검출 한계 아래로 남아 있다고 생각됩니다
펜트 로티온이 야외 농지에서 수집 한 토양에 실험적으로 분무 (일주일에 한 번, 총 4 번), 토양에서 페니 트로 티온 분해 에볼루션 바카라아의 밀도가 증가했으며, 에볼루션 바카라아의 80% 이상이 분리되어 배양 된 에볼루션 바카라아의 80% 이상이 펜트로 로티온 분해 활성을 보여 주었다 대두는 이런 식으로 페니 트로 티온 분해 에볼루션 바카라아 에볼루션 바카라아로 토양에 심었고, 악취 벌레의 유충을 양육했으며, 개인의 90% 이상이 성인이되기 전에 펜트 로트온 분해 에볼루션 바카라아를 획득했습니다 이것은 살충제의 지속적인 적용이 토양에서 살충제 분해 에볼루션 바카라아를 증가시킬뿐만 아니라 해충 버그에 대한 분해 에볼루션 바카라아의 감염을 촉진하여 해충의 살충제 저항성을 획득한다는 것을 시사합니다
이 결과에서, 공생 에볼루션 바카라아 Burkholderia에 의한 살충제에 대한 해충 저항의 획득은 다음 과정을 통해 달성 될 수 있다고 믿어진다 (그림 5)
토양의 살충제 분해 에볼루션 바카라아는 살충제의 지속적인 스프레이로 인해 자랍니다
② 악취 버그는 토양에서 살충제 분해 에볼루션 바카라아를 가져 와서 공생이 풍부하게 산다
③ 살충제 분해 에볼루션 바카라아와 공존하는 악취 버그는 살충제 저항성을 나타냅니다
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| 그림 5 공생 에볼루션 바카라아로 인한 해충에서 살충제 저항성 발달 메커니즘의 개략도 |
이 발견은 전 세계에서 공생 미생물이 살충제에 대한 해충 저항에 관여 할 수 있다는 것을 세계적으로 처음으로 입증했습니다 지금까지 살충제 저항의 획득은 해충 자신의 유전자에서 발생하는 돌연변이에 기인하며 해충 개체군에 나타나는 내성 개체는 살충제 사용에 의해 선택 될 때 점차 증가하고 명백해질 것으로 생각되었다 공생 에볼루션 바카라아에 의한 살충제 저항성을 얻는 메커니즘의 현재 발견은 기존의 살충제 저항성 발달 모델을 거부하지 않고 새로운 살충제 저항성 개발의 새로운 모델을 제시합니다
앞으로, 우리는이 살충제 분해 된 버크 홀데 리아의 전체 게놈을 계속 해독 할 것이며, 우리는 또한 버크 홀데리아 감염 전후에 호스트 악취 버그에서 발현 된 유전자 변화를 소개 할 것입니다차세대 시퀀서를 사용하여 포괄적으로 수행됩니다 이러한 연구에서, 우리는 공생 에볼루션 바카라아 감염으로 인해 살충제 저항성이 발생할 때 숙주 악취 버그의 유전자 발현 및 대사 시스템에 어떤 영향을 미치는지 명확하게하고,이 근본적으로 그리고 적용 할 수있는이 분자 기반을 명확하게 할 것입니다
또 다른 중요한 응용 연구에 따르면, 살충제 적용이 농업 토양에서 살충제 분해 부르크 홀데리아의 축적과 악취 버그로의 분해로 감염되는지를 평가해야합니다 이 조사는 현장의 실험 농업 토지에 대해 실시 될 것이며 토양에서 미생물 공동체의 역학이 호스트 해충의 환경 적응에 미치는 영향을 명확하게 할 것이다
공생 미생물이 해충 저항성을 증가시키는 메커니즘을 이해하면 해충 저항성 개발을 방지하기 위해 새로운 해충 제어 기술의 개발로 이어질 수 있으며, 우리는 이러한 관점에서 연구를 수행하고자합니다
"Symbiont 매개 살충제 저항"
(공생 에볼루션 바카라아로 인한 살충제 저항)