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Beemmunity 員工將含有微海綿的花粉餅塗抹在蜂巢上(圖自:Nathan Reid)

有研究表明,美國 98% 的蜂巢中,蠟和花粉平均被六種殺蟲劑給污染,並且會破壞蜜蜂對破壞性的瓦蟎和病原體的免疫力。

糟糕的是,自然界中有許多植物和農作物都嚴重依賴於蜜蜂等粉媒的授粉,且這些作物占據瞭我們所消費的食物的 1/3 。

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研究配圖 - 1:微粒通過蜜蜂消化道的示意圖

論文合著者、兼 Beemmunity 首席執行官 James Webb 表示:“我們提出瞭一個解決方案,即養蜂人可以用我們的花粉餅或糖漿中的微粒產品來喂養他們飼養的蜜蜂,以幫助蜜蜂化解可能遭遇的任何殺蟲劑的毒性”。

研究一作 Jing Chen、同時也是農業與生命科學學院(CALS)生物與環境工程系副教授 Minglin Ma 實驗室中的一位博士後研究員,此外 CALS 昆蟲學助理教授 Scott McArt 也是這篇論文的合著者之一。

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研究配圖 - 2:PIM 的穩定性、尺寸分佈和形態特征

這篇題為《受花粉啟發的酶微粒可降低受控組粉媒的有機磷中毒》的論文,側重於約占市面 1/3 的有機磷殺蟲劑。

Scott McArt 表示,近期針對蜂巢內農藥殘留的全球薈萃分析發現,在當前的使用模式下,有五種殺蟲劑會對蜜蜂構成重大風險,且其中有兩種屬於有機磷酸鹽。

為幫助蜜蜂解毒,研究人員開發瞭一種與花粉大小相當的均勻微粒,但其中含有的解毒酶,能夠趕在有機磷被蜜蜂吸收並造成實質性傷害之前提供預防。

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研究配圖 - 3:PIM 中的 OPT 封裝與活性表征

值得一提的是,這種顆粒還帶有保護殼。投喂之前,養蜂人可以將之與花粉餅或糖水混合。使之能夠在經過蜜蜂的消化道時被分解,然後讓酶發揮給食物解毒的作用。

經過一系列的體外實驗,研究人員在實驗室的活蜜蜂上再開瞭系統性的測試。其中實驗組被同時投喂瞭受到馬拉硫磷(一種有機農藥)污染的花粉,而對照組則僅喂食有毒花粉(而沒有投喂解毒酶顆粒)。

結果發現,實驗組在接受馬拉硫磷後的存活率為 100%,而對照組則在數日內死亡。

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研究配圖 - 4:PIM 消化追蹤 - 大黃蜂胃腸道熒光成像

接著 Beemmunity 將其理論更進瞭一步,在微粒中填充可分解殺蟲劑的酶(而未采用由昆蟲蛋白制成的外殼),並為之填入瞭特殊的吸收油,以形成一種微海綿。

這做的原因是,許多殺蟲劑(包括被廣泛使用的新煙堿類),都在設計之初靶向瞭昆蟲的蛋白質,因而微粒殼會吸收殺蟲劑、並在外殼內惰性隔離,最終蜜蜂就可在排便時帶出被隔離的毒素。

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研究配圖 - 5:AChE 活性測定 / 蜜蜂存活實驗表明瞭 OPT-PIM 的功效

該公司正準備今夏在新澤西州的 240 個蜂箱上展開菌落規模試驗,並計劃於 2022 年 2 月正式向公眾推出新產品。

其中包括可添加到花粉餅或糖水中的幹糖介質微粒海綿,面向普通消費者的養蜂器也正在開發中。

Scott McArt 表示:“這是一種低成本、可擴展的解決方案,我們希望它可成為解決殺蟲劑毒性問題的第一步,並有助於保護那些重要的粉媒”。

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