2020 Fiscal Year Annual Research Report
ネオニコチノイド系農薬により引き起こされる生態系影響および毒性の実態に迫る
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18H04137
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
関島 恒夫 新潟大学, 自然科学系, 教授 (10300964)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 一輝 新潟大学, 研究推進機構, 助教 (40801775)
原田 直樹 新潟大学, 自然科学系, 教授 (50452066)
大西 浩史 群馬大学, 大学院保健学研究科, 教授 (70334125)
関島 香代子 新潟大学, 医歯学系, 准教授 (90323972)
吉川 夏樹 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (90447615)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 殺虫剤 / 水田メソコスム / 代謝物 / 神経発生 / 行動解析 / 母乳 / 乳児尿 / ライシメータ試験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ST1;２年間にわたる殺虫剤曝露実験の結果、殺虫剤連用による生物群集組成への影響の増大が認められた。一方で、水、土壌、植物、動物のいずれにおいても殺虫剤原体の蓄積量の増加は認められなかった。生物に対する影響は、水、土壌中の原体濃度では説明ができなかったことから、影響の背景には分解産物が介在している可能性が高い。
ST2；田植え期間の14日間における対象流域でのクロチアニジン積算物質量の排出率は，田植え後に4.8%であった。ライシメータ実験により水田内に施用されたクロチアニジンは、施用量のうち、田面水中に約3.9%、土壌中に約18.1%、植物体中に約0.2%存在し、光によって約21.1%が分解され、浸透はほぼ0%であった。
ST3；湛水土壌を用いてクロチアニジンの高濃度付加培養試験を行った結果、クロチアニジンは土壌微生物によって代謝され、主要代謝物としてthiazolylmethylurea (TZMU)およびThiazolylurea (TZU)が生成された。一方、イネ栽培を伴うライシメータ試験では、土壌試料やイネ試料中でクロチアニジンが急速に消失したものの、TZMUやTZUは検出されず、別経路での代謝が示唆された。
ST4；オムツの吸収体を経ずに乳児尿を収集する方法を採用し、新潟県内を中心に研究協力が得られた対象者よりデータ収集を行った。81人からの協力が得られ、母乳は68サンプル、乳幼児尿は72サンプル得られた。収集された検体において、ジノテフランとクロチアニジンに関し、母乳と乳幼児尿から高頻度に殺虫剤が検出された。
ST5；新たに胎仔期農薬暴露マウスを準備し、データを加えて行動バッテリー解析をまとめた。また、テスト後のマウスから血液、脳組織を採取した。血清サンプルを用いた生化学解析の結果からは農薬暴露によって顕著な異常は認めなかった。脳組織からはRNAと凍結切片を調製し、遺伝子発現解析と組織化学解析を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ST1;水田メソコスムを用いて、２年間にわたり殺虫剤曝露実験を行った結果、クロチアニジンは底生生物群集に、クロラントラニリプロールは動物プランクトン群集に対して負の影響を及ぼしており、これらの影響は１年目よりも２年目で増大した。水、土壌、生物中の殺虫剤濃度は、１年目と２年目で概ね増減がみられなかった。
ST2;現地排水路において田植え期間に水試料を採取し，系外への流出量を把握し，流出先の水路における時空間的な物質動態を定量した。また，長期間にわたるライシメータ試験によって農薬濃度の変化要因（光分解，浸透，植物体吸収，土壌残，田面水中残存）の寄与率を把握した．
ST3;湛水条件下での土壌培養実験を複数の土壌で行い、クロチアニジンが土壌微生物によってTZMUを経てTZUへと代謝されることを確認した。またその代謝速度には土壌有機物含量の影響が認められた。平行してライシメータでイネを栽培し、土壌試料やイネ試料中のクロチアニジンの消長を調べたが、TZMUやTZUは検出されず、別経路での代謝が示唆された。
ST4;人を対象とする研究等倫理委員会の承認の上で、研究協力が得られた対象者、妊婦、産後の母親・乳児計81サンプルを収集でき、その一部を測定した。殺虫剤濃度は母子間で有意な相関がみられた。計画通り進行している。
ST5;マウス個体を追加し、胎児期農薬暴露マウスの行動解析を完了した。行動解析後のマウスから組織サンプルを調製し、精製RNAを用いたRNA-seqを完了し、得られたデータの解析に着手した。別の脳組織からは凍結切片の作製を完了し、特異染色や免疫染色による解析に着手した。
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| Strategy for Future Research Activity |
ST1;引き続き水田メソコスムを用いて実験を行うことで、3年間を通じた殺虫剤影響および水、土壌、生物中への蓄積を明らかにする。
ST2;これまでの現地調査で得た実環境中での動態データおよびライシメータ実験で得た水田内の濃度変化データを用いて、流域規模での物質の拡散を予測するシミュレーションモデルを構築する。除草剤を対象にして水田内のシミュレーションモデルを構築した先行研究を参考にする。
ST3;今年度は、抽出方法と分析条件を工夫して、ライシメータ試験で採取した土壌試料およびイネ試料中に含まれるクロチアニジン代謝物の探索を試みる他、土壌培養実験においてネオニコチノイド系農薬の共役的分解が示唆されたことを踏まえ、土壌中の有機物含量と農薬分解の関係についてさらに検討を進める。
ST4;倫理委員会で承認を得た研究計画の通り、2021年度9月までサンプリングを継続し、適宜尿中・母乳中のネオニコチノイド成分を測定する。研究メンバーでの定期的な進捗状況を共有し、計画通りに研究活動が進行しているか相互確認し、順調な進行を図る。
ST5;胎仔期農薬暴露の影響について、特に脳内の海馬領域に焦点を絞った解析を進める。遺伝子発現変化および神経回路の形態変化について解析を行い、行動解析の結果が示す脳機能変化と関連が予測される分子・細胞レベルの変化を抽出して、胎仔期農薬暴露が中枢神経系与える影響を分子レベルで明らかにする。
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