Monheim, Germany
March 22, 2018
- Comprehensive study recently published in Current Biology
- Research findings will improve Bayer’s ability to develop new selective insecticides
A joint study [http://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(18)30230-6 ] by Exeter University, Rothamsted Research and Bayer has discovered enzymes in honey bees and bumble bees that determine how sensitive they are to different neonicotinoid insecticides.
As in other organisms, toxins in bees can be broken down by enzymes called cytochrome P450s. The researchers carried out the most comprehensive analysis of bee P450 detoxification enzymes ever conducted. The study identified one subfamily of these enzymes in bees - CYP9Q - and found it was responsible for the rapid breakdown of certain neonicotinoids, such as thiacloprid, making them virtually non-toxic to bees. Bayer is confident that this knowledge will enable the company to design further bee-friendly insecticides in an even more targeted way, using relatively simple methods (in vitro) at an early stage of a product’s development.
"Identifying the mechanisms that contribute to inherent tolerance helps us, and regulators, to better understand why certain insecticides have a high margin of safety in bees," said Dr. Ralf Nauen, an insect toxicologist at Bayer and lead investigator of the study. "The knowledge from our study can also be used to predict and prevent potential harmful effects that result from inadvertently blocking these key defence systems, for instance, by different compounds with synergistic effects in tank mixtures." Nauen is confident that the required knowledge and obtained tools will promote innovation and improve Bayer’s ability to develop selective insecticides.
The paper, published in the journal Current Biology [http://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(18)30230-6 ] , is entitled: "Unravelling the molecular determinants of bee sensitivity to neonicotinoid insecticides."
This knowledge is valuable at a time when it has become increasingly difficult to register new pesticides, particularly in Europe, a development which will ultimately hurt farmers, preventing them from controlling the pests attacking their fields and producing the food we all enjoy. The sad thing is that, likewise, the environment will suffer as less efficient production requires more land use.
Safety before sales applies to all pesticides brought to market. Nonetheless, the safety of neonicotinoid insecticides to bees is a controversially discussed subject and one that, in 2013, led to a ban in the European Union on the use of three compounds on crops that are attractive to bees. So what does the science say? In general, that 19 of the top 20 insecticides are intrinsically highly toxic. However, even the different compounds in the class of neonicotinoids vary in terms of their toxicity.
By the time it reaches the market, each crop protection product will have cost, on average, USD 286 million and required 11 years of research and development to ensure the highest safety and efficacy standards. This new knowledge will help to make the development of insecticides, which are broadly applicable and fully compatible with bee pollinators, more efficient.
Bayer, die Universität Exeter und Rothamsted Research haben Enzyme identifiziert, die die Empfindlichkeit von Bienen gegenüber Neonikotinoiden bestimmen
- Umfangreiche Studie erschien vor kurzem in Current Biology
- Forschungsergebnisse werden Bayer helfen, neue selektive Insektizide zu entwickeln
In einer gemeinsamen Studie [http://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(18)30230-6 ] haben Bayer, die Universität Exeter und Rothamsted Research die Enzyme in Honigbienen und Hummeln identifiziert, die bestimmen, wie empfindlich diese auf neonikotinoidhaltige Insektizide reagieren.
Ähnlich wie bei anderen Organismen können Toxine in Bienen von Enzymen aus der sogenannten Cytochrom-P450-Gruppe abgebaut werden. Aber noch nie zuvor haben Forscher die P450-Entgiftungsenzyme so umfassend wie jetzt analysiert. Die Studie identifizierte eine Unterfamilie dieser Enzyme in Bienen - CYP9Q -, die für den schnellen Abbau von Neonikotinoiden wie etwa Thiacloprid sorgt. Die Neonikotinoide werden dadurch praktisch ungiftig für Bienen. Bayer ist überzeugt, dass die neuen Erkenntnisse dem Unternehmen helfen werden, sehr gezielt weitere bienenfreundliche Insektizide zu entwickeln - und zwar mit relativ einfachen Methoden (in vitro) in einem frühen Stadium der Produktentwicklung.
"Die Identifikation der Mechanismen, die zu einer angeborenen Toleranz beitragen, hilft uns und den zuständigen Behörden, besser zu verstehen, warum bestimmte Insektizide für Bienen verträglicher sind als andere", erklärt Dr. Ralf Nauen, der als Insektentoxikologe bei Bayer arbeitet und die Studie geleitet hat. "Die Erkenntnisse aus unserer Studie können auch dazu verwendet werden, potenziell schädliche Wirkungen vorherzusehen und abzuwenden, die daraus resultieren, dass wichtige Abwehrsysteme ungewollt außer Kraft gesetzt werden, beispielsweise durch das Zusammenwirken verschiedener Inhaltsstoffe in Tankmischungen." Nauen ist zuversichtlich, dass die notwendigen Kenntnisse und die neu entwickelten Instrumente Innovationen fördern und Bayer dabei helfen werden, selektive Insektizide zu entwickeln.
Die Studie ist in der Fachzeitschrift Current Biology [http://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(18)30230-6 ] unter dem Titel "Unravelling the molecular determinants of bee sensitivity to neonicotinoid insecticides" erschienen.
Die neuen Erkenntnisse sind von großem Nutzen in einer Zeit, in der die Zulassung neuer Pflanzenschutzmittel, vor allem in Europa, immer schwieriger wird. Unter dieser Entwicklung werden letzten Endes vor allem die Landwirte leiden, da ihnen die Mittel fehlen, um ihre Felder vor Schädlingen zu schützen und ausreichend Nahrungsmittel zu produzieren. Das Traurige dabei: Auch die Umwelt wird darunter leiden, weil eine ineffizientere Produktion dazu führt, dass mehr Land bewirtschaftet werden muss.
Alle Pflanzenschutzmittel werden umfangreichen Sicherheitstests unterzogen, bevor sie zum Markt zugelassen werden. Trotzdem ist die Verträglichkeit neonikotinoidhaltiger Insektizide für Bienen ein kontrovers diskutiertes Thema, was auch dazu geführt hat, dass im Jahr 2013 in Europa drei Substanzen in Anbaukulturen verboten wurden, die für Bienen attraktiv sind. Was sagt die Wissenschaft dazu? Grundsätzlich sind 19 der 20 wichtigsten Insektizide intrinsisch giftig. Doch selbst die verschiedenen Wirkstoffe aus der Klasse der Neonikotinoide weisen große Unterschiede in ihrer inhärenten Toxizität auf.
Bevor ein Pflanzenschutzmittel auf den Markt kommt, muss es höchste Sicherheits- und Wirksamkeitsstandards erfüllen - hierfür sind im Schnitt ein finanzieller Aufwand von 286 Millionen US-Dollar und 11 Jahre Forschung und Entwicklung erforderlich. Die Erkenntnisse aus der neuen Studie werden helfen, die Entwicklung von Insektiziden, die breit einsetzbar und für Bienen verträglich sind, effizienter zu machen.
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