T = 0,13 miljard US $

Nevenwerkingen bij bijen van gewasbeschermingsmiddelen uit de fruitteelt

Nevenwerkingen bij bijen van gewasbeschermingsmiddelen uit de fruitteelt INHOUD 1) Inleiding, situering 2) Gebruik insecticiden in fruitteelt: risico blootstelling? 3) Effecten van subletale contaminaties op het foerageergedrag 4) Link foerageergedrag met wijzigingen genexpressies, morfologie 5) Effecten op vitaliteit van de kolonie 6) Besluit

Tim Beliën Proefcentrum Fruitteelt Afdeling Zoölogie IWT Landbouwkundig onderzoek Nr. 040669

pcfruit vzw, afdeling Zoölogie

1) Inleiding, situering

Landbouw & Bijen • Productie-interesse


Belang bijen Voor de imkers: – Honing, was, propolis,… – Waardeschatting USA 2000:

– Bestuiving – Honing

100 000 ton (honing) x 1316 US $/T = 0,13 miljard US $

• Wederzijds afhankelijk • Streven naar goede samenwerking

Voor de landbouwers: – Bestuiving ! (honingbij + andere) – Waardeschatting USA 2000: Openluchtteelt + serreteelt = 14,6 miljard US $

100 keer meer economische waarde !!!!

Voor de natuur: – Behoud van biodiversiteit in ecosystemen (onschatbaar) pcfruit vzw, afdeling Zoölogie


1


Letale effecten


Hoofdbetrachting onderzoeksproject

Acute mortaliteit

• Kan men subletale effecten van gewasbeschermingsmiddelen objectief meten?

Subletale effecten Wanneer bijen niet sterven, maar er een gedragswijziging ontstaat contact met zeer lage concentraties toxische middelen (zoals residu’s) contact met niet-letale middelen

– Gedragsonderzoek fruitteeltmiddelen – Gelijktijdig nieuwe moleculaire technieken * Histologisch * Genexpressies * Proteomics

Moeilijk te kwantificeren pcfruit vzw, afdeling Zoölogie



Subletale effecten: 4 producten • Toxisch

• Veilig

– Adulte bijen:

– Insecticide

• Imidacloprid (Confidor)

– Bijenbroed:

• Indoxacarb (Steward)

– Fungicide

• Fenoxycarb (Insegar)

• Captan (Captan 80 WG)


De testproducten Tabel 1: de concentratie van de geteste producten, weergegeven als delen actieve stof

actieve stof

concentratie

product

formulering

Imidacloprid Captan Fenoxycarb Indoxacarb

1 ppb 120 ppm 100 ppm 300 ppb

Confidor Captan Insegar Steward

200SL 80WG 25WG 30WG

(1ppb = 1 µg per l of kg; 1ppm = 10³ppb) • •

10% van LD50 waarde In suikeroplossing / gespoten

fenoxycarb

Geen bloeitoepassingen

Bloeitoepassingen indoxacarb


imidacloprid

captan


2

2) Risico, blootstelling


Test repellent effect: laboratorium

Gebruik insecticiden in fruitteelt: risico blootstelling?

- Geïntegreerde fruitteelt: gewasbeschermingsmiddelen: SPe8: Gevaarlijk voor bijen en hommels. Om de bijen en andere bestuivende insecten te beschermen mag u dit product niet gebruiken op in bloei staande gewassen of op niet-bloeiende gewassen wanneer deze actief bezocht worden door bijen of hommels. Gebruik dit product ook niet in de buurt van in bloei staand onkruid. Verwijder onkruid voordat het bloeit. Vermijd drift naar bloeiende onkruiden en gewassen in de omgeving van het behandelde gewas.

- Residu’s van middelen voor bloei

Geen significante verschillen Leeftijdsafhankelijke opname

Is er risico op blootstelling of afstotend effect op bijen? pcfruit vzw, afdeling Zoölogie




Test repellent effect: veld Product

Check Confidor Captan Steward Insegar

Formulering

Dosis (%)

Afstotend effect reëel? Bloembezoeken microplot

Actief ingredient g/ha loof g/ha standaard wand boomgaard

number of bees visiting flowers (mean of 4 replicates)

200,0 80,0 30,0 25,0

SL WG WG WG

0,023 0,150 0,017 0,040

46,0 1200,0 51,0 100,0

69,0 1800,0 76,5 150,0

70

2 tijdstippen Groene knop

Randomized block design

Jonagold

60

orchard 1 orchard 2

50 40 30 20 10 0 check

10% bloesems open

microplot

Waterbehandeling

Imidacloprid Captan green Indoxacarb green bud bud green bud

Fenoxycarb green bud

Imidacloprid Captan 10% Indoxacarb 10% flowers flowers open 10% flowers open open

Groene knop

Fenoxycarb 10% flowers open

Start bloei (10%)

→ Geen afstotend effect pcfruit vzw, afdeling Zoölogie


3


Afstotend effect reëel? Bloembezoeken macroplot

Afstotend effect reëel? vruchtzetting 1200 a 1000

Product

abc

bc

ab

bc

bcd

bcd

800

locatie 2

cd

d cd

600

abcd

abc

a

a

400

abcd

ab

Formulering

Locatie 1

Jonagold

d

bcd

Check Confidor Captan Steward Insegar

200,0 80,0 30,0 25,0

SL WG WG WG

Dosis (%)

0,023 0,150 0,017 0,040


Actief ingredient g/ha loof g/ha standaard wand boomgaard 46,0 1200,0 51,0 100,0

69,0 1800,0 76,5 150,0

2 tijdstippen: Groene knop

Randomized block design

200 0 check

Confidor groene knop

Waterbehandeling

Phytocap Stew ard Insegar Bayer groene knop groene knop groene knop

Confidor 10% bloei

Groene knop

Phytocap Bayer 10%bloei

Stew ard 10%bloei

Insegar 10% Bloei

Start bloei (10%)

10% bloesems open

macroplot

→ Geen afstoting, omgekeerde trends ! pcfruit vzw, afdeling Zoölogie

2) Effecten van subletale contaminaties op foerageergedrag




160,0

40,0

140,0

35,0

120,0

30,0

100,0

25,0

80,0

Jonagold

60,0

20,0

golden

15,0

40,0

10,0

20,0

5,0 0,0 check

Waterbehandeling


Phytocap Bayer groene knop

Steward groene knop

Insegar groene knop

Confidor 10% bloei

Phytocap Bayer 10%bloei

Groene knop

→ Geen afstoting pcfruit vzw, afdeling Zoölogie

Steward 10% bloei

Insegar 10% Bloei

Start bloei (10%)

0,0 check

Waterbehandeling


P hytocap Bayer groene knop

Steward groene knop

Insegar groene knop

Confidor 10% bloei

P hytocap Bayer 10%bloei

Groene knop

Steward 10%bloei

Insegar 10% Bloei

Start bloei (10%)

→ Geen afstoting pcfruit vzw, afdeling Zoölogie

4



Besluit Geteste middelen: geen afstotend effect op foerageergedrag, dus risico op blootstelling

INHOUD 1) Inleiding, situering 2) Gebruik insecticiden in fruitteelt: risico blootstelling?

Bevestiging in labo-experiment gelijke hoeveelheid gedronken Bevestiging in veldexperimenten gelijk aantal bloembezoeken microplot EN grote oppervlakten

3) Effecten van subletale contaminaties op het foerageergedrag 4) Link foerageergedrag met wijzigingen genexpressies, morfologie 5) Effecten op vitaliteit van de kolonie 6) Besluit



5) Effecten foerageergedrag


Fototaxis experimentent Open einde (licht)

Gesloten einde (donker)

OR

Control Fenoxycarb-treated

+ moleculaire testen

Dag 0: Isolatie van gesloten broed

Dag 1: - merken 1d oude bijen - contaminatie

Week 2-25: Kolonie vitaliteit

90 80 70

untreated fenoxycarb

60

imidacloprid indoxacarb

50

80

60

40

20

40

T0-5

T0-2

T0

T0+2

T0+5

Age (Transition time T0) 30 14

16

18

20

22

Age (=DAT) (days)


Proportion of positive phototactic bees (%)

Protocol tijdstip transitie foerageerster

Foerageergedrag

proportion positive phototactic bees (%)

100

4 Indoxacarb 3 Imidacloprid 2 Fenoxycarb 1 untreated Dag 14-25:

24

26

Univariate ANOVA: sign. interaction effect (P = 0.044)


5


Directe observering: filmen ingang bijenkasten

Nevenwerkingen bij bijen van gewasbeschermingsmiddelen uit de fruitteelt INHOUD

# Foraging bees during 4x15 min

1 untreated

4 Indoxacarb 3 Imidacloprid 2 Fenoxycarb

1) Inleiding, situering 2) Gebruik insecticiden in fruitteelt: risico blootstelling? 3) Effecten van subletale contaminaties op het foerageergedrag 4) Link foerageergedrag met wijzigingen genexpressies 5) Effecten op vitaliteit van de kolonie 6) Besluit

Age (DAT) (days)



Subletale effecten in bijen gedragsveranderingen intrakoloniaal extrakoloniaal

Fysiologische/Moleculaire veranderingen Fysiologisch (klieren) Genexpressie Eiwitten

Inzicht in moleculaire mechanismen verantwoordelijk voor gedragswijzigingen pcfruit vzw, afdeling Zoölogie


6

4) link gen expressie

DNA: 4 bouwstenen: nucleotiden A, T, G, C

Verschillend fototaxis gedrag ~ foerageerster transitie

TGG CCG GTC CAC TGC CAC AAG … … ACC GGC CAG GTG ACG GTG TTC …

Onbehandelde

mRNA: 4 nucleotiden A, U, G, C … T

G

Moleculaire basis: gen expressie wijziging (Heylen et al., 2008)

Genexpressies Q

V

T

V

F

Eiwit: 20 bouwstenen, aminozuren

… Eiwitexpressies

Morfologie / Histologie

Gedragsstudies




Verschillend fototaxis gedrag ~ foerageerster transitie Moleculaire basis: Amfor expressie wijziging RNA-isolaties Onbehandelde

(Heylen et al., 2008)


Subletale effecten in bijen gedragsveranderingen intrakoloniaal extrakoloniaal Colony vitality

Fysiologische/Moleculaire veranderingen klieren Genexpressie Eiwitten

Ontwikkeling snelle detectietechniek: Amfor genexpressie om abnormaal foerageerster transitie te meten

d20 sign diff. P(Kruskal-Wallis): 0.005, df = 6;

Inzicht in moleculaire mechanismen verantwoordelijk voor gedragswijzigingen

Except for Fenoxycarb



7

5) Effecten op de vitaliteit van de kolonie

Nevenwerkingen bij bijen van gewasbeschermingsmiddelen uit de fruitteelt INHOUD 1) Inleiding, situering

4 Indoxacarb 3 Imidacloprid 2 Fenoxycarb 1 untreated

2) Gebruik insecticiden in fruitteelt: risico blootstelling? 3) Effecten van subletale contaminaties op het foerageergedrag 4) Link foerageergedrag met wijzigingen genexpressies, morfologie

- 4 kolonies / 4 locaties - ~18.000 bijen - 10 ramen; 1/3 open broed

5) Effecten op vitaliteit van de kolonie 6) Besluit

Parameters wekelijks gemeten





Impact op vitaliteit kolonie

- Mortaliteit, totaal aantal dode bijen

- Mortaliteit, totaal aantal dode bijen

Relative # dead bees (untreated=100)

Relative # dead bees (untreated=100)



- totaal aantal dode bijen - totaal aantal levende bijen - totaal broedgehalte - totaal koloniegewicht - foerageer intensiteit

Weeks after treatment (WAT)

ANOVA analyse,


Friedman analysis

Geen significante verschillen (P<0.05)

Age (DAT) (days)



8





- Totaal aantal levende bijen

- Totale aantal levende bijen - Totale oppervlakte gesloten broed

ANOVA analyse, Duncan multiple comparison 6 weken na behandeling • Fenoxycarb < untreated (P<0.05) • Indoxacarb < untreated (P<0.05) • Fenoxycarb < imidacloprid (P<0.05)


Mean number of active bees (%) relative to number of active bees at start of the trial (=100%)

120

100

80

60

40 control Imidacloprid

20

Indoxacarb Fenoxycarb

0 1 WAT

3 WAT

6 WAT

10 WAT








- broed ontwikkeling

- gewicht kolonie

ANOVA analyse, Duncan multiple comparison 3 weken na behandeling:

ANOVA analyse, Duncan multiple comparison 3 weken na behandeling

120

control

Mean amount of capped brood (%) relative to amount of capped brood at start of the trial

Imidacloprid Indoxacarb 100

Fenoxycarb

80

60

40

20

• Fenoxycarb < untreated (P<0.05) 120

Mean colony weight (%) relative to colony weight at start of the trial (=100%)

• Fenoxycarb < untreated (P<0.05) • Fenoxycarb < Indoxacarb (P<0.05) • Fenoxycarb < imidacloprid (P<0.05)

100

80

60 control Imidacloprid Indoxacarb Fenoxycarb

40 1 WAT

3 WAT

6 WAT

10 WAT

14 WAT

17 WAT

Wee ks after treatme nt (WAT)

0 1 WAT

3 WAT

6 WAT

10 WAT



9



Conclusie transitie foerageerster / kolonie vitaliteit

- foerageer intensiteit

Demonstratie subletale effecten in werksters:

- min. 3 monitoring sessies van 1 min 0,025 control

ANOVA analyse, Friedman analyse

Geen significante verschillen (P<0.05)

Mean number of forager bees (1 min interval) / total number of active bees

Imidacloprid

Gedrag

Fototaxis experiment Video analyse

Wijziging transitie foerageerster na (max.) subletale contaminatie met Fenoxycarb

Moleculair

RT-PCR analysis

verschillend expressieprofiel ~ Fenoxycarb

Indoxacarb Fenoxycarb 0,02

0,015

Verwaarlozing broedzorg

0,01

0,005

Verzwakking volgende generatie

0 1 W AT

3 WAT

6 WAT

10 WAT




Impact op kolonie vitaliteit pcfruit vzw, afdeling Zoölogie

Algemeen besluit

6) besluit

- Geen afstotend effect: bijen vliegen onverminderd op bespoten bloemen - Gedragseffecten onder realistische blootsstelling, meetbaar foerageergedrag

INHOUD

- Vroegtijdig foerageergedrag –link- gewijzigde genexpressie Meetbare parameter in toekomst?

1) Inleiding, situering 2) Gebruik insecticiden in fruitteelt: risico blootstelling? 3) Effecten van subletale contaminaties op het foerageergedrag 4) Link foerageergedrag met wijzigingen genexpressies, morfologie 5) Effecten op vitaliteit van de kolonie 6) Besluit

Fundamentele kennis objectieve meting gedragswijzigingen: basis voor toepassingen in toekomst - Kolonie vitaliteit: eerste weken effect (Fenoxycarb), maar voor alle geteste producten geldt dat kolonies zich na enige tijd kunnen herstellen

- Goede landbouwpraktijk gewasbescherming Fruitteelt: geen nadelige effecten op (middel)lange termijn kunnen detecteren pcfruit vzw, afdeling Zoölogie


10

Feromoonverwarring: principe Nieuw project EFRO Kenniseconomie en innovatie Kennisvalorisatie rond cleantech

Milieuvriendelijke teeltwijzen ter productie van residu-arm fruit pcfruit afdeling Zoölogie (promotor) pcfruit Diensten Aan Telers (copromotor) pcfruit Proeftuin Pit en Steenfruit (copromotor)

Feromoonverwarring: principe RAK 3 (+4) Ginko Isomate CLR

Exomone C

Bedankt • • • • • • • • • •

Dr. B. Gobin (pcfruit/PCS) Prof. Dr. R. Huybrechts (KULeuven) Prof. Dr. L. Arckens (K.U.Leuven) Prof. Dr. J. Billen (K.U.Leuven) Dr. Kevin Heylen (K.U.Leuven; moleculair werk) ir. Jeroen Kellers (pcfruit/KULeuven) Eddy Willems (pcfruit, veldwerk) Imkers Fruittelers Leden gebruikerscommissie

• IWT 04/669 voor financiële steun


11

T = 0,13 miljard US $

Recommend Documents