Fallstudien

Messung der Reaktion von Bienen auf Pestizide mit Differenzwägen

Gemäß OECD-Richtlinien untersucht ein europäisches Prüflabor die Empfindlichkeit von Bienen gegenüber neuen Pflanzenschutzmitteln.

Ein landwirtschaftliches Labor in Europa führt Feld- und Laborstudien durch, um die Sicherheit und Effizienz neuer Agrochemikalien und Nutzpflanzensorten zu bestimmen. Das Labor ist bekannt für seine Expertise in Versuchen nach der Ernte und verfügt über ein nach GLP/GEP akkreditiertes Portfolio an Testsystemen entwickelt, das Versuche abdeckt, die im Labor, teilweise im Feld und vollständig im Feld durchgeführt werden. Somit liegt ein besonderer Fokus auf Ökotoxikologie, Wirksamkeit und Prüfung von Rückständen. 

Das Portfolio umfasst wissenschaftliche Ressourcen zur Bewertung neuer, von Kunden entwickelter Pflanzenschutzmittel. Ein zentrales Thema ist, wie sich die Pflanzenschutzmittel auf das Überleben, die Entwicklung und das Verhalten von Honigbienen auswirken. So soll sichergestellt werden, dass die Bienenpopulation gesund bleibt und dass Bienen weiterhin wilde und angebaute Pflanzen bestäuben.

Das Testlabor untersucht mehrere Parameter für Pflanzenschutzmittel gemäss den Richtlinien der Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (OECD). Dazu gehören die akute orale und Kontaktgiftigkeit (OECD213/214) sowie die Überwachung des Futterverhaltens bei einer 10-tägigen oralen Exposition (OECD245). Für diese Verfahren werden die Bienen im Labor unter kontrollierten Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen gehalten. Die Sterblichkeitsrate und das Verhalten werden täglich zur selben Uhrzeit aufgezeichnet.

Die Futteraufnahme ist bei jeder Bewertung ein wichtiger Faktor. Sie gibt nicht nur Aufschluss über das Verhalten, sondern ermöglicht auch die Berechnung von sicheren Expositionswerten für Pflanzenschutzmittel.

Durch fortlaufende Tests zu zahlreichen Substanzen, die parallel jeweils mit mehreren Wiederholungen und in verschiedenen Konzentrationen über mehr als einen Tag durchgeführt wurden, wollten die Laborwissenschaftler ihre Datensammlung und ihr Datenmanagement optimieren. Dabei setzten sie auf die Zusammenarbeit mit METTLER TOLEDO. Die Excellence-Waagen und die LabX® Laborsoftware unterstützen nun diese Arbeiten und verbessern die rückverfolgbare und effiziente Erfassung von ökotoxikologischen Versuchsdaten.

Detaillierte Datenaufzeichnung
Die Wissenschaftler setzen Differenzwägen vor und nach der Fütterung der Bienen ein, um die Futteraufnahme zu bestimmen. Dabei notieren sie die Anzahl der lebenden Bienen zu Beginn jedes Fütterungsintervalls sowie die durchschnittliche tägliche Aufnahme der Futterlösung pro Verabreichung, pro Wiederholung. Mit den Daten können sie die durchschnittliche Aufnahme von Pflanzenschutzmitteln pro Biene pro Tag sowie die kumulative Aufnahme der Substanz im Verlauf des Assays berechnen.

XSR-Mikro-Analysenwaage
XSR-Mikro-Analysenwaage

Automatische Resultaterfassung

Um nicht nur die Messungen, sondern auch die systematische Dokumentation jedes Datenpunkts zu vereinfachen, schlugen die Fachleute von METTLER TOLEDO die XSR Mikroanalysenwaage vor. Mit einer Ablesbarkeit von 0,01 mg bietet die Waage genau die hohe Genauigkeit, die für Differenzwägeresultate erforderlich ist. Die LabX-Software sorgte zudem für eine nahtlose Erfassung von Versuchsdaten, sodass die Laborwissenschaftler eine umfassende SOP entwerfen konnten, um standardisierte Messungen sicherzustellen.

Durch das neue System wurden die Bedienereingriffe reduziert und mühselige manuelle Dateneingaben vollständig abgeschafft. LabX übernimmt automatisch die Ergebnisberechnung und Reporterstellung, sodass die Wissenschaftler mehr Zeit für andere Aufgaben haben und darauf vertrauen können, dass die Sicherheit von Pflanzenschutzprodukten richtig bestimmt wird.
 

Reaktion von Bienen auf Pestizide
Reaktion von Bienen auf Pestizide

Standardmethoden zur Bestimmung der Sicherheit und Wirksamkeit von Pflanzenschutzmitteln

Zur Bestimmung der akuten oralen Toxizität (OECD 213/214) werden Bienen im Labor mit einer  Pflanzenschutzmittel-Testsubstanz gefüttert, die in einer Saccharoselösung aufgelöst wird. Die Sterblichkeit wird in einem Zeitraum von 48 bis 96 Stunden aufgezeichnet. Anschliessend werden die LD50 Werte berechnet.

Bei der chronischen oralen Exposition (OECD 245) nehmen junge Bienen 10 Tage kontinuierlich beliebige Mengen einer 50%igen (w/v) wässrigen Saccharose-Lösung auf, die das zu testende Pflanzenschutzmittel enthält. Währenddessen werden die Sterblichkeitsrate und Verhaltensauffälligkeiten beobachtet und täglich aufgezeichnet. Die Auswirkungen des Pflanzenschutzmittels im Zeitablauf werden anschliessend mit einer Kontrollgruppe verglichen, um die mittlere letale Konzentration (LC50), mittlere letale Futterdosis (LDD50), die NOEC (No Observed Effect Concentration – höchste Testkonzentration ohne beobachtete Wirkung) und die NOEDD (No Observed Effect Dietary Dose – höchste Futterkonzentration ohne beobachtete Wirkung) zu bestimmen.