温帯および熱帯の淡水ミジンコ種に対するジアジノン毒性の比較

要約

水域における農薬の存在は、生態系およびすべての生命体に固有の課題 生物学的方法は、農薬を含む様々な毒物の毒性効果を調べるために広く使用されている。 非系有機りん酸殺虫剤であるジアジノンの温帯ミジンコ（ｄ．ｍａｇｎａ）と熱帯ミジンコ（ｄ．ｌｕｍｈｏｌｔｚｉ）を含む二つのクラドセラン種に対する有害作用を決定することを目的とした。 48時間LC50値は、3.41μ g·L−1の濃度でD.lumholtziのためのジアジノンの高い毒性を示した4.63μ g·L−1の濃度でD.magnaに比べて。 ジアジノンへの暴露の14日後、生存能力だけでなく、二つのクラドセラン種の再生電位は明らかに減少し、人口増加率（RPI）の濃度>0.1μ g·L−1で減少した。 本研究は，熱帯クラドセラン（Ｄ．ｌｕｍｈｏｌｔｚｉ）が温帯Ｄ．ｍａｇｎａよりも敏感であることを示した。 従って、それは熱帯環境で毒性の査定のために表示器として使用できます。 水域におけるジアジノンの存在は、水生生物に対する重大なリスクと関連している可能性がある。

1. はじめに

ここ数十年で、先進国のほとんどは、”有機”農業/農業としても知られている無農薬農業、すなわち農薬の使用を減らすことに移行しています。 これは、厳しい法律によって導かれた農学的慣行と天然水域の質、すなわち水生生物へのリスクが少ないという実質的な改善をもたらしました。 熱帯地域の発展途上国のほとんどは、彼らが裕福になるにつれて農薬や肥料の使用を増加させています。 その結果、熱帯環境における農薬の濃度は絶えず増加しており、種の多様性の低下を引き起こしている。 農薬は農作物に対して一定の有益な効果を有するが、それらの使用は、異なる非標的生物に対して広範囲の毒性効果を引き起こす可能性がある。

Diazinon(O,O-diethyl-O-phosphorothioate)は非系有機リン酸系殺虫剤である。 それは農業の穀物の挿入物制御のために一般的でした。 ジアジノンの毒性は、酵素アセチルコリンエステラーゼ（AChE）を阻害し、神経伝達物質の蓄積および化学シナプスにおけるシグナル伝達の変化をもたらす。 国内および国際市場では、活性物質としてジアジノンを含む500以上の登録製品があります。 その広範な使用のために、ジアジノンは淡水生態系に頻繁に見られる。 最近の研究では、Montuori et al. diazinonはヨーロッパ中の水生システムで流行していることを報告し、最高濃度はスペインのエブロ川で785ng·L−1であることが記録されています。 さらに、1.5μ g·L−1までのジアジノンの高濃度は、カリフォルニア州の都市水路で発見されています。 ここ数十年で、diazinonは熱帯地域で広く利用されています。 しかし、農薬法や規制は、その重い用途にもかかわらず、これらの地域で適切に実施されていません。 ジアジノンの毒性作用は、温帯cladoceran D.magnaの文献に利用可能である。 しかし、熱帯動物プランクトンに対するジアジノンの毒性効果は、文献では十分に文書化され、研究されていない。

ジアジノンは、多種多様な水生生物に対して高い急性毒性を発生させ、広範囲の致死下生化学的影響、特定の標的器官および組織への損傷、および生態学的影響をもたらす。 ジアジノンの毒性は魚類や甲殻類で広く研究されており、ゼブラフィッシュの初期のライフステージに適度に毒性があることが報告されている。 96h LC50値0.32から1.53mg·l−1幼虫と2.2から10.3mg·l−1いくつかの魚の大人のための範囲はすでに記録されています。 円他 ジアジノンは幼虫の水泳活性を低下させ、ゼブラフィッシュのAChE活性だけでなく、Hsp70コンテンツの増加を阻害することを報告しました。 クラドセランでは、0.18から0.30μ g·L−1の濃度のジアジノンは、D.magnaの生存に悪影響を引き起こした。 これらのジアジノン濃度は、女性あたりの平均総若い、平均ひなのサイズ、および人口増加率（RPI）とD.magnaの開発の減少を引き起こすことが報告されています。 0.25μ g·L−1を超える濃度のみが、最初の再生までの時間の遅延を引き起こした。 甲殻類種におけるジアジノンとその副生成物2-イソプロピル-6-メチル-4-ピリミジノールの毒性動態および毒性力学モデルは、Kretschmannらによって調べた。 . 結果は、ピリミジノールへのジアジノンの酸化的デアリル化は、酵素P450によって触媒される重要な細胞解毒ステップであることを示唆した。 しかし、ほとんどの生態毒性学的研究は、生態毒性モデルとして温帯cladoceran D.magnaを使用しています;熱帯動物プランクトン種に対する殺虫剤の毒性は同程度

本研究では、急性48時間アッセイと慢性14日間アッセイを行い、二つのクラドセラン種に対するジアジノンの効果を研究した。 温帯種Dの初期のライフステージへのジアジノンの毒性。 ｍａｇｎａを試験し，ｄ．ｍａｇｎａの毒性を熱帯種Ｄ．ｌｕｍｈｏｌｔｚｉの毒性と比較した。 この結果は、熱帯海域における有機リン酸殺虫剤のベンチマークを確立するためのベースライン情報を提供する。

2. 材料および方法

2.1. Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ＜１ ６ ９ ８＞＜４ ６ ６＞Ｄｉａｚｉｎｏｎ（Ｏ，Ｏ−ｄｉｅｔｈｙｌ−Ｏ−ｐｈｏｓｐｈｏｒｏｔｈｉｏａｔｅ）はＳｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈから購入した。 実験の前にジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）中で希釈することにより１ｍ Ｍのストック溶液を調製し、４℃に保った。＜５ ４ ７ １＞＜６ ６ ８ ７＞２． 試験生物

二つのcladocerans種は、本研究で使用されました：D.lumholtziは、ベトナムの北部の魚の池から単離されました。 Ｄ．ｍａｇｎａはＭｉｃｒｏｂｉｏｔｅｓｔ Ｉｎｃ． （ベルギー）。 両方のダフニドをコンボ培地で満たされた1Lビーカー中で成長させ、25±1℃の温度で12時間：12時間の明暗サイクル下に保った。 の１：１：１混合物（ＹＴＣ）である。 食餌と培地は隔日更新した。

2.3. 急性毒性アッセイ

急性固定化試験は、経済協力開発機構のプロトコル202に従って行われた。 このアッセイは、種の感度を評価し、慢性アッセイに使用される濃度の範囲を確立するために行われた。 手短に言えば、ミジンコ新生児（<24h old）を、ジアジノンをスパイクした30mLコンボ培地を含む50mLビーカー中での濃度範囲で維持した。0, 0.5, 1, 2, 5, および10μ g·L−1。 各暴露濃度では、15新生児は、ジアジノンとブランクコントロールの濃度ごとに暴露されました。 全ての試験ばく露を三重に調製した。 試験容器を、４ ８時間のインキュベーションの間に、１ ４時間：１ ０時間の明暗サイクル下で２ ５±１℃の制御温度に置いた。 このアッセイのために評価された応答は、クラドセランの不動または死であった。 試験受け入れの基準は、対照群で90％以上の生存率であった。 最後に、毒性試験の終了時に記録された死亡率データ（４ ８時間）を使用して、致死濃度中央値（４ ８時間ＬＣ５ ０）を決定した。

2.4. 慢性毒性アッセイ

以前の研究では、急性毒性の結果とジアジノンの環境に関連する濃度に基づいて、ダフニドは14日間、以下の致死下ジアジノン濃度に暴露された：0（対照), 0.05, 0.1, 0.2, 0.5, および1.0μ g·L-1。 再現試験は、ＡＰＨＡに記載された標準プロトコルに従って、軽微な修正を加えて実施した。 手短に言えば、24時間未満の新生児を、20mL対照培地を含有する50mLビーカー中で個別にインキュベートするか、またはジアジノン濃度に曝露した。 ジアジノン濃度および食品（緑藻クロレラspの混合物。 ５×１ ０ ６個の細胞・ＭＬ−１、およびＹＴＣ）の密度で、２日毎に更新した。 生存，繁殖（繁殖力），最初の繁殖時間，雌一人当たりの新生児の総数，ひなの数，ひなの大きさを毎日記録した。 親ダフニドの体長は実験の最後に測定した。

2.5. 統計分析

48時間の致死濃度中央値（48時間LC50）は、Stephanによって以前に報告されたようにprobit分析によって予測されました。 人口増加率（RPI）は、Euler–Lotkaによって提案された方法に従って計算された：ρ e-rxlxmx=1、ここで、lx=年齢xに対する生存率、mx=年齢特異的繁殖力、およびx=日数での時間。 すべての計算は14日間の実験に基づいていた。 治療群と対照との間の差は、一方向分散分析（Ａ ＮＯＶＡ）によって決定した。 有意差（）はＤｕｎｎｅｔの試験法を用いて区別した。 全てのデータは中央値±ＳＤとして提示される。

3. 結果と議論

3.1. 急性毒性

急性試験の実験時間中に対照で死亡率は発生しなかった。 ジアジノンの最高試験濃度は、両方のダフニドの100％の死亡率をもたらした。 しかし，ジアジノンはＤ．ｌｕｍｈｏｌｔｚｉに対して高い毒性を示した。 試験された実験条件下でのd.magnaおよびD.lumholtziのジアジノンの48時間LC50値は、95％信頼区間で、4.63および3であった。それぞれ41μ g·L-1。

水生生物に対する農薬の毒性効果は、多くの場合、実験室条件下で温帯D.magnaを使用して調査されています。 しかし、ジアジノンが甲殻類、特に熱帯地域に由来する種に及ぼす急性および慢性の影響については、まだほとんど理解されていない。 本研究で報告されたジアジノンの48h LC50値は、カイツブリ属Eodiaptomusのnaupliusについて報告された48h LC50値の範囲であった（48h LC50=2.8μ g。L−1)、メソサイクロプス(48時間LC50=2.9μ g・L-1)、およびサーモサイクロプス(48時間LC50=4.5μ g・L-1)、およびサーモサイクロプス(48時間LC50=4.5μ g・L-1)。1μ g·L−1)。 しかし、値は、Eodiaptomus（48h LC50=46.8μ g·L−1）、Mesocyclops（48h LC50=30.6μ g·L−1）、およびThermocyclops（48h LC50=40.2μ g·L−1）の成人の48h LC50値よりも低く、またはCeriodaphnia dubia（48h LC50=46.8μ g·L−1）のような他のクラドセランの48h LC50値よりも高かった。0.21μ g*l-1)。 急性アッセイからの結果は、温帯D.magnaと比較したときにジアジノンに熱帯d.lumholtzi新生児の高い感度を文書化しました。 実用化の観点から，これらの結果はＤであることを明確に示した。 ｌｕｍｈｏｌｔｚｉは温帯種Ｄ．ｍａｇｎａの適切な代理として，すなわち熱帯条件下での毒性指標種としての役割を果たす可能性がある。

3.2. 慢性毒性

14日間のインキュベーション中のD.magnaおよびD.lumholtziの生存および生殖に対する致死下ジアジノン濃度の影響を表1および図1に示す。 両方のダフニドの生存は、14日間の試験中にジアジノンの濃度の増加とともに減少した。 Ｄ．ｍａｇｎａおよびＤ．ｌｕｍｈｏｌｔｚｉについては，ジアジノンに曝されたときの生活史応答の有意な減少が観察された。 両方のdaphnidsは、コントロールインキュベーションでよく成長した（D.magnaとD.lumholtziの長さは、実験の終わりに、それぞれ4.1と2.4ミリメートルまで増加した）。 対照のすべての個体は実験期間（14日間）を通して生存し、多数の子孫を産生した（d.magnaあたり27.4±3.6少年およびD.lumholtziあたり18.2±2.1）。

(a))

(b))

(a)
(b))

フィギュア1

異なるジアジノン濃度（μ g·L−1）に曝露した後の生存結果。 （ａ）ｄ．ｍａｇｎａおよび（ｂ）ｄ．ｌｕｍｈｏｌｔｚｉ。

ジアジノンは、両方のダフニドの生殖（女性あたりのひなの数）に有意な効果と用量依存的な増加を引き起こした（表1）。 D.magnaの場合、0.1μ g·L−1以上の濃度でのジアジノンは、再生（女性あたりのひなの数）の有意な減少をもたらしたが、D.lumholtziの場合、再生の有意な減少は、試験された最 両方のダフニドの再生は、対照の場合は6.5日からDの場合は9.6日に有意に遅れた（）。 1μ g·L−1以上までのジアジノン濃度として）、およびD.lumholtziについては対照で3.5日から5.4日まで（0.05μ g·L−1以上までのジアジノン濃度として）（表1）。 両方の試験種の結果は、女性あたり生まれた新生児の数が0.1μ g·L−1以上のジアジノン濃度で有意に減少したことを示した（表1）。 平均体長は、それらのダフニドで有意に減少した（0.2μ g·L−1以上までのジアジノン濃度として）14日間の試験期間内に、4.1から3.1mmおよび2.4から1.9mm マグナとD.lumholtzi、それぞれ。

D.magnaとD.lumholtzi種の両方の生活応答履歴の結果。 実験室条件下でのジアジノンの致死下濃度への暴露は、ジアジノンが有意に女性あたり産生される子孫の数を減少させ、最初のひなの年齢で遅延させ 得られた結果は，ジアジノン曝露後のｄ．ｍａｇｎａまたはＣｅｒｉｏｄａｐｈｎｉａｄｕｂｉａにおける平均子孫産生の減少および成長の抑制を示した以前の観察と一致した。

慢性アッセイの結果は、D.lumholtziがdiazinonに感受性の種であることを示した。 Sánchez et al. 甲殻類は他の無脊椎動物よりも昆虫と密接に関連していることが示唆されている。 したがって、彼らは他の無脊椎動物よりも農薬に敏感です。 Modra et al. ジアジノンの毒性は、生物自体の生体変換能力、水温、他の汚染物質の存在、および他の未同定の環境変数などの多くの要因によって影響されることを示 一方、ジアジノン毒性を研究するための毒性動力学的および動的モデルを使用することにより、Kretschmann et al. ジアジノンに対する試験種の感受性は，ジアジノンとジアゾキソン（ジアゾキソンの毒性代謝産物）の解毒能力に依存することが示唆された。 これらの著者らは、d.magnaと比較して、両生類の甲殻類Gammarus pulexは、ジアジノンとジアゾクソンの解毒が6倍速く、損傷の影響が少ないため、ジアジノンに対する感受性が低いことを明らかにした。 また、著者らは、実際の原因、効果、および異なる水棲無脊椎動物間のわずかな違いを説明するために、機械論的効果モデルを使用すべきであることを示唆した。

3.3. 人口増加率に及ぼすジアジノンの影響

ジアジノンがRPIに及ぼす影響を図2に示します。 ジアジノン濃度は0.1μ g·L−1以上であり、14日間の慢性試験中に両方のダフニドのRPIを有意に減少させた（）。 ジアジノンに曝された両方のダフニドは、14日間の慢性試験中にほぼ同様の傾向を示したことが観察され得る。 自然環境では、ジアジノンは、低濃度（5.3nMから26.3nM）であっても、ミジンコを含む多くの動物プランクトン種に悪影響を及ぼすことが知られている。 ミジンコの人口のRPIは予測の人口傾向のための重要な表示器である。 生存率、女性あたりの子孫の数、および繁殖力の年齢はすべて予測のために重要です。 RPIの減少は、ミジンコに対する農薬の慢性毒性ストレスを示した。

フィギュア2

ジアジノンがミジンコの人口増加率に及ぼす影響。 コントロール（）との有意な違い。

我々の結果は、両方の試験種がジアジノンに敏感であり、殺虫剤のリスクを予測するために使用することができることを示した。 これらの結果は，対照処理におけるＤ．ｍａｇｎａおよびＤ．ｌｕｍｈｏｌｔｚｉの成長速度が文献で報告された範囲内であることを明らかに示唆している。 熱帯諸国では，有機りん酸殺虫剤のベンチマークを確立する必要がある。 熱帯生態系における農薬に関連する環境リスクを最小限に抑えるために、我々は強く、生物の異なる熱帯グループに対する有機リン酸殺虫剤の短期およ

4. 結論

本研究では、ジアジノンが水生生物、すなわち非標的ミジンコ種に重大なリスクをもたらすことが確認された。 D.マグナとD.の人口増加 ｌｕｍｈｏｌｔｚｉは慢性曝露期間後にジアジノンによって悪影響を受けた。 Ｄ．ｍａｇｎａと比較して，ｄ．ｌｕｍｈｏｌｔｚｉは急性試験でジアジノンに対してさらに高い感受性を示した。 本研究の結果は、殺虫剤に関連する毒性効果および環境リスクの予測に重要である。 熱帯水生生態系における農薬に関連する可能性のある環境リスクを評価するためには、追加の有機リン酸殺虫剤、異なる熱帯試験種、および試験条件を用いたさらなる研究が必要である。