Kimalaisen (Bombus terrestris) suolistobakteerien herkkyys glyfosaatille ja glyfosaattipohjaisille herbisideille

Abstract

Torjunta-aineiden lisääntynyt käyttö on yhdistetty osatekijäksi pölyttäjien määrän maailmanlaajuiselle vähenemiselle. Glyfosaatti on maailman käytetyin rikkakasvintorjunta-aineiden eli herbisidien aktiivinen aine, joka estää kasveilla shikimaattireitin 5-enolipuryvyylishikimaatti-3-fosfaattisyntaasin (EPSPS) toimintaa. Glyfosaatti voi muuttaa myös mikrobiyhteisöjä, sillä suurimmalla osalla mikrobeista on aineenvaihdunnassaan EPSPS-entsyymi. Kauppavalmisteina myytävät glyfosaattipohjaiset herbisidit sisältävät glyfosaatin lisäksi erilaisia apuaineita, joiden on havaittu olevan haitallisempia kuin puhdas glyfosaatti. Glyfosaattiohjaisen herbisidialtistuksen on aiemmin todettu esimerkiksi vähentävän kimalaisten suolistomikrobiomin lajimonimuotoisuutta. Pro gradu -tutkielmassani tutkin ovatko kimalaisista eristetyt suolistobakteerit herkkiä vai resistenttejä glyfosaatille ja/tai glyfosaattipohjaiselle herbisidille. Koska kimalaisen suolistobakteerien herkkyyttä glyfosaatille ja glyfosaatin kauppavalmisteille ei ole aiemmin tutkittu in vitro -olosuhteissa, selvitin tässä tutkielmassa, miten glyfosaatti ja glyfosaattipohjainen herbisidi (Roundup Flex) vaikuttavat kimalaisesta eristettyjen suolistobakteerikantojen, Gilliamellan, Snodgrassellan ja Bacilluksen kasvuun. Bakteereja kasvatettiin maljalla, jossa oli joko puhdasta glyfosaattia tai glyfosaattipohjaista herbisidiä kahdessa eri pitoisuudessa. Ennustin bakteerikantojen EPSPS-proteiinin herkkyyden glyfosaatille EPSPSClass-nimisen bioinformatiikan työkalun avulla. Vaikka Gilliamella ja Snodgrassella olivat EPSPS-proteiiniltaan potentiaalisesti herkkiä ja Bacillus resistentti glyfosaatille, ei glyfosaatti estänyt minkään tutkimani bakteerikannan määrällistä kasvua. Tämä voi olla seurausta esimerkiksi bakteerien vaihtoehtoisista resistenttimekanismeista, jolloin EPSPS- proteiiniltaan glyfosaattiherkkä bakteeri voi vastustaa tai jopa hyötyä glyfosaatista. Gilliamella-kannat näyttivät pääosin hyötyvän pienestä pitoisuudesta glyfosaattia, mikä voi johtua bakteerien kyvystä hajottaa glyfosaattia ja käyttää hajoamistuotteita ravinteiden lähteenä. Erityisesti Bacillus kasvoi heikommin Roundup-käsittelyssä korkeassa pitoisuudessa, mikä viittaa kauppavalmisteiden sisältämien apuaineiden haitallisuuteen. Koska tutkimuksia glyfosaatin ja sen kauppavalmisteiden vaikutuksista kimalaisten suolistobakteereihin on vain vähän, on aihetta jatkossa tutkittava lisää.