Effects of four protease inhibitors on the survival of worker bumblebees, Bombus terrestris L.
Résumé
To assess risks posed by transgenic pest-resistant plants, a bumblebee bioassay system was developed. Small and large adults of Bombus terrestris were held individually or in groups of 5, 10 or 20 in cages and survival and rates of pollen, sugar and water consumption determined. Effects on bee survival of Kunitz soybean trypsin inhibitor (SBTI), bovine pancreatic trypsin inhibitor (BPTI) and two potato protease inhibitors, POT-1 and POT-2, were determined. SBTI (10 mg.g$^{-1}$) and POT-1 (10 and 5 mg.g$^{-1}$) reduced survival significantly. Bees fed POT-2 (10 mg.g$^{-1}$) had poorer survival than those fed 0.1 or 0.01 mg.g$^{-1}$ POT-2. BPTI had no effect. Untreated bee midguts had elastase-like (283.0 $\pm$ 16.9 nmol.min$^{-1}$.g$^{-1}$ gut), chymotrypsin (148.5 $\pm$ 8.4), trypsin (27.2 $\pm$ 2.8) and leucine aminopeptidase (258.6 $\pm$ 9.6) activities. Elastase-like and chymotrypsin activities were inhibited by SBTI, POT-1 and POT-2, but not BPTI. Trypsin activity was reduced by each inhibitor. Leucine aminopeptidase activity was unaffected.
Effets de quatre inhibiteurs de protéases sur la longévité des ouvrières de bourdons, Bombus terrestris L. Un test biologique a été mis au point sur des bourdons adultes pour étudier les effets de produits de gènes qui confèrent une résistance aux ravageurs. Ce test a permis de déterminer l'action de quatre inhibiteurs de protéases (IP)sur la longévité des bourdons ; il s'agit de l'inhibiteur de trypsine soja de Kunitz (SBTI), l'inhibiteur de trypsine pancréatique bovine (BPTI), des inhibiteurs de protéases de pomme de terre (POT-1 et POT-2). Des ouvrières de petite et de grande taille ont été maintenues individuellement ou en groupes de 5, 10 ou 20 individus dans des cages à l'étuve et leur survie et leur taux de consommation de pollen, de sirop et d'eau ont été comparés. La durée moyenne de survie a été comprise entre 43 et 95 jours. Les gros bourdons en groupes de 20 ont vécu moins longtemps que les petits en groupes de 20 ($P < $ 0,001), mais il n'y a pas eu de différence significative entre les gros bourdons et les petits dans les autres groupes. Parmi les petits bourdons il n'y a pas eu de différence de longévité en fonction du nombre d'individus par groupe ($P \le$ 0,05). Mais parmi les gros bourdons, ceux qui étaient groupés par cinq ou dix ont vécu plus longtemps que les isolés ou ceux en groupes de 20 ($P =$ 0,001). Le pollen et le sirop ont été consommés régulièrement tout au long de la vie (3,3-35,3 mg de pollen par bourdon et par jour) et 125,7-233,0 $\mu$L par bourdon et par jour). L'eau a été consommée régulièrement et en quantité négligeable (5,0-39,3 $\mu$L par bourdon et par jour). Les petits bourdons maintenus individuellement ont consommé en moyenne plus de pollen que les petits ou les gros bourdons en groupes de 5, 10 ou 20 ($P \le$ 0,05) et les gros bourdons maintenus individuellement en ont consommé plus que les gros bourdons en groupes de 5, 10 ou 20 ($P \le$ 0,05). La consommation journalière de sirop a été plus élevée chez les gros bourdons en groupes de 5 ou 10 que pour ceux groupés par 20 ou que pour tous les petits bourdons ($P \le$ 0,05) et celle des gros bourdons groupés par 10 supérieure à celle des bourdons maintenus individuellement ($P \le$ 0,05). Des quatre inhibiteurs, seul le BPTI n'a pas eu d'effet significatif sur la longévité des bourdons (Fig. 1). La longévité des bourdons ayant reçu 10 mg.g$^{-1}$ de SBTI (Fig. 2), de POT-1 (Fig. 3) ou de POT-2 (Fig. 4) a été significativement plus courte que celle des témoins ($P \le$ 0,05). Les bourdons n'ont pas répondu de façon homogène aux autres doses (0,01; 0,1; 1 et 10 mg.g$^{-1}$) de chacun des IP. Seuls les résultats du POT-1 suggèrent une réponse liée à la dose. Les bourdons qui ont reçu 5 mg/g de POT-1 ont vécu plus longtemps que ceux qui en ont reçu 10 mg.g$^{-1}$, mais moins longtemps que ceux qui ont reçu les autres dose et que les témoins (Tab. III). L'activité protéasique/protéolytique par intestin(nmol.min$^{-1}$.g$^{-1}$) a été mesurée sur des préparations d'intestins de bourdons non traités (Fig. 5). Les valeurs sont les suivantes : enzyme semblable à l'élastase : 283,0 $\pm$ 16,9 ; chymotrypsine 148,5 $\pm$ 8,4 ; trypsine 27,2 $\pm$ 2,8 ; leucine aminopeptidase 258,6 $\pm$ 9,6. Dans les test d'inhibition in vitro, les activités de l'enzyme semblable à l'élastase et de la chymotripsine ont été significativement plus réduites par SBTI, POT-1 et POT-2 mais pas du tout par BPTI. Nous concluons qu'il est possible de faire des essais en cagettes avec les bourdons pour tester les produits de gènes exprimant une résistance aux ravageurs et que les bourdons sont moins susceptibles d'être affectés par les plantes transgéniques exprimant des inhibiteurs de protéases que les abeilles.
Origine : Accord explicite pour ce dépôt
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