| 研究課題/領域番号 |
18H04137
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| 研究機関 | 新潟大学 |
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研究代表者 |
関島 恒夫 新潟大学, 自然科学系, 教授 (10300964)
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| 研究分担者 |
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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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 水田メソコスム / 物質収支 / ライシメータ試験 / 土壌中半減期 / 微生物分解 / 神経発生 / 行動解析 / 乳児尿 |
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| 研究実績の概要 |
水田生態系に対する水稲用殺虫剤の影響を明らかにするために、水田を模した水田メソコスムを用いて殺虫剤曝露実験を行った。クロチアニジン処理区では底生ベントス群集に対し、クロラントラニリプロール処理区では動物プランクトン群集に対し負の影響が認められた。水田内の生物および水・土に対して殺虫剤の濃度測定を行ったところ、クロチアニジンは動物に蓄積しやすく、クロラントラニリプロールは植物および水・土に対して蓄積しやすいことが判明した。
田植え期間の13日間と空中散布期間の6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0.4%、空中散布後に1.3%であった。ライシメータに施用されたクロチアニジンは、田面水中に約12%、土壌中に約21%、植物体中に約1%存在し、浸透はほぼ0%であった。現地の対象水田およびライシメータ実験により、田面水中の濃度変化は光分解によることが示唆された。
水田内での定期試料採取から、クロチアニジンおよびジノテフランはイネ体内に移行後急速に分解されており、各剤の殺虫活性の持続には吸収後の代謝産物の作用が考えられる。小ポットでの長期培養試験から、各剤の微生物分解が確認されたが、細菌群集組成への影響は認められなかった。一方、原生生物数は培養49日目以降に減少傾向にあった。
胎仔期に農薬暴露を受けたマウスについて、個体成熟後に行動テストバッテリーを行ったところ、聴覚驚愕反射、記憶形成、社会行動などで異常な行動応答が認められ、胎仔期の農薬暴露が成熟後の脳機能に影響する可能性が示された。現在、行動解析後のマウスから遺伝子発現解析や組織化学解析用の脳サンプルの調製を進めている。
極力化学物質を含まない乳児の尿の収集を試行し、収集方法を決定した。複数の医療機関および助産師からの研究協力を得て、乳児尿および母乳サンプルおよびアンケートデータの収集を開始した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
水田を模した大型の野外水田メソコスム（縦2m×横4m）6基を用い、2種類の殺虫剤クロチアニジンおよびクロラントラニリプロールの箱剤処理による曝露実験を実施した。原則、農繁期月2回、農閑期月1回の頻度による生物、土壌、および水田水のサンプリングを行い、水田生物群集に対する上記薬剤の影響および残留・蓄積を解明した。
現地試験水田および排水路において水試料を採取し、水田内における土壌・田面水・イネ体内への移行割合と系外への流出量を把握し、流出先の水路における物質動態を定量した。また、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、土壌残存）の寄与率を把握した。
土壌中のネオニコチノイド系農薬の定量法を確立し、実水田における土壌、田面水及びイネ体内の農薬濃度の変化を追跡した。今後、分解代謝産物の同定と定量を行うことで各剤の水田内挙動の把握を行う予定である。また、イネ根圏および非根圏土壌における細菌及び原生生物への各剤の影響の評価まで完了しており、おおむね順調に進展している。
農薬に暴露した妊娠マウスから生まれた仔を別の里親に育仔させることで、胎仔期限定の農薬暴露条件を確立した。これらの個体は、基本的な自発行動や運動学習、短期記憶などは正常である一方、聴覚驚愕反射、記憶形成、社会行動などに異常が認められたことから、胎仔期の農薬暴露が脳機能に影響を与える可能性が考えられた。
人を対象とする研究等倫理委員会の承認を得て、研究協力者を募るために、分娩取り扱いのある医療機関と出産前後の女性との接点をもつ助産師への研究協力依頼の結果、複数の医療機関および複数名の助産師からの協力が得られた。研究協力者からの研究周知から、妊婦1名、産後の母親8名、乳児8名のサンプリングを行うことができた。計画通り順調に進行している。
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| 今後の研究の推進方策 |
昨年度に引き続き、圃場に設置した大型水田メソコスム6基を用い、クロチアニジンおよびクロラントラニリプロールの2年目の箱剤投与による曝露実験を実施する。2年目に投薬した殺虫剤成分に加え、初年度に投薬した殺虫剤の代謝産物による複合効果により、形成される生物群集組成と食物網構造に対する影響を、安定同位体比分析を用いて評価する。
昨年度に続き、村上市神林地域の排水路において上流から下流にかけて定期的な採水を行い、時空間的なクロチアニジンの濃度変化を調査する。また、ライシメータ試験を農事暦に従って再度実施し、クロチアニジンおよびその代謝物の変化要因に対する寄与率を検証する。さらに先行研究を参考に、流域規模でのシミュレーションモデルの実現可能性を検討する。
各剤を高濃度で付加した湛水土壌培養試験を行い、各剤の分解物の探索と同定を行う。その後、培養土壌を微生物源として好気的及び嫌気的分解微生物の単離を試みると共に、採取済みの環境試料中の代謝産物の測定を行い、各剤の水田内挙動を明らかにする。また、各剤の使用履歴のある土壌を用いて高付加試験を行い、連用による分解活性の変化を検討する。
胎仔期農薬暴露の影響について、脳における遺伝子発現や神経構造の変化を検討する。脳サンプルを用いたトランスクリプトーム解析と組織化学的解析を行い、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明らかにする。これらの結果を統合して胎仔期農薬暴露が中枢神経系に与える影響の実態に迫る。
倫理委員会で承認を得た研究計画に従い、引き続き乳児尿および母乳のサンプリングを継続するとともに、2019年度に収集できた乳児尿および母乳中の殺虫剤成分を測定する。
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