Efeito de dose letal e subletal do imidaclopride no transcriptoma de abelhas Apis mellifera africanizadas

Abstract

A introdução de subespécies europeias e africanas no Brasil levou ao surgimento das abelhas africanizadas, que combinam alta produtividade com comportamento defensivo. As abelhas desempenham um papel crucial na polinização, essencial para a fertilização e reprodução de plantas, contribuindo para 35% da produção agrícola global. A polinização aumenta a qualidade e quantidade das culturas, movendo um setor econômico significativo. A polinização, além de sua importância econômica, é vital para a biodiversidade e a produção sustentável de alimentos. A perda de polinizadores pode trazer consequências negativas para a produção agrícola e a saúde humana, evidenciando a necessidade de práticas agrícolas sustentáveis e de proteção às abelhas. A atividade apícola é vital para a agricultura familiar, oferecendo produtos como mel, própolis, cera, e geleia real, com o Brasil se destacando como um grande produtor de mel orgânico. As abelhas enfrentam ameaças significativas de agrotóxicos, que têm efeitos letais e subletais. Esses produtos químicos, como os neonicotinoides, afetam o comportamento, desenvolvimento e saúde das abelhas, comprometendo a sobrevivência das colônias. Os neonicotinoides agem como agonistas da acetilcolina nas abelhas, causando hiperexcitabilidade e, em doses subletais, problemas comportamentais e fisiológicos. As ferramentas moleculares são fundamentais para estudar esses efeitos servir como guia para o desenvolvimento de estratégias de mitigação. O presente estudo expos as abelhas a doses letais (Ingestão:0,081 μg/abelha; Contato:0,063 μg/abelha) ou subletais (Ingestão:0.00081 μg/abelha; Contato: 0.00063 μg/abelha) de imidaclopride por ingestão ou contato e analisaram seus transcriptomas após 1 e 4 horas de exposição. Os resultados mostraram uma expressão diferencial significativa de genes associados a processos biológicos fundamentais, como o sistema imunológico, metabolismo nutricional, detoxificação, ritmo circadiano e comportamento de forrageamento. Após 1 hora de ingestão de imidaclopride, 1.516 genes (73 da dose letal; 1.509 da dose subletal) apresentaram expressão diferencial em comparação com o controle, enquanto após 4 horas, 758 genes (733 da dose letal; 25 da dose subletal) exibiram expressão diferencial em comparação com o controle. Após uma hora de contato com o inseticida, 49 genes apresentaram expressão diferencial em comparação com o controle, sendo 20 exclusivos de cada dose e 9 genes foram comuns entre os tratamentos. Considerando o período de 4 horas de contato com o inseticida, 48 genes apresentaram expressão diferencial em comparação com o controle, sendo 42 genes diferencialmente expressos na dose letal e 18 na dose subletal. A exposição ao imidaclopride pode afetar a função olfativa das abelhas, essencial para a polinização. Além disso, foram observadas alterações metabólicas que podem impactar o desempenho das abelhas, bem como perturbações nos ritmos circadianos, essenciais para a sobrevivência das colônias. Houve também evidências de uma resposta adaptativa ao estresse oxidativo. Esses estudos ressaltam a importância de considerar os efeitos subletais dos pesticidas e suas consequências a longo prazo para as populações de abelhas e o funcionamento dos ecossistemas. Eles fornecem insights valiosos para o desenvolvimento de políticas públicas visando o manejo sustentável de pesticidas e a preservação das abelhas, essenciais para a segurança alimentar global.

The introduction of European and African subspecies in Brazil led to the emergence of Africanized bees, which combine high productivity with defensive behavior. Bees play a crucial role in pollination, essential for the fertilization and reproduction of plants, contributing to 35% of global agricultural production. Pollination increases the quality and quantity of crops, driving a significant economic sector. In addition to its economic importance, pollination is vital for biodiversity and the sustainable production of food. The loss of pollinators can have negative consequences for agricultural production and human health, highlighting the need for sustainable agricultural practices and the protection of bees. Beekeeping is vital for family farming, offering products such as honey, propolis, wax, and royal jelly, with Brazil standing out as a major producer of organic honey. Bees face significant threats from pesticides, which have lethal and sublethal effects. These chemicals, such as neonicotinoids, affect the behavior, development, and health of bees, compromising the survival of colonies. Neonicotinoids act as acetylcholine agonists in bees, causing hyperexcitability and, in sublethal doses, behavioral and physiological problems. Molecular tools are essential for studying these effects and guiding the development of mitigation strategies. This study exposed bees to lethal (Ingestion: 0.081 μg/bee; Contact: 0.063 μg/bee) or sublethal (Ingestion: 0.00081 μg/bee; Contact: 0.00063 μg/bee) doses of imidacloprid through ingestion or contact and analyzed their transcriptomes after 1 and 4 hours of exposure. The results showed significant differential gene expression associated with fundamental biological processes, such as the immune system, nutritional metabolism, detoxification, circadian rhythm, and foraging behavior. After 1 hour of imidacloprid ingestion, 1,516 genes (73 from the lethal dose; 1,509 from the sublethal dose) showed differential expression compared to the control, while after 4 hours, 758 genes (733 from the lethal dose; 25 from the sublethal dose) exhibited differential expression compared to the control. After one hour of contact with the insecticide, 49 genes were differentially expressed compared to the control, with 20 unique to each dose and 9 genes common between the treatments. Considering the 4-hour contact period with the insecticide, 48 genes were differentially expressed compared to the control, with 42 genes differentially expressed at the lethal dose and 18 at the sublethal dose. Imidacloprid exposure can affect the olfactory function of bees, essential for pollination. Additionally, metabolic changes were observed that could impact bee performance, as well as disruptions in circadian rhythms, essential for colony survival. There was also evidence of an adaptive response to oxidative stress. These studies highlight the importance of considering the sublethal effects of pesticides and their long-term consequences for bee populations and ecosystem functioning. They provide valuable insights for the development of public policies aimed at sustainable pesticide management and the preservation of bees, essential for global food security.