近日，浙江農(nóng)林大學(xué)林生院王義平教授螢火蟲(chóng)團(tuán)隊(duì)在國(guó)際昆蟲(chóng)學(xué)期刊《農(nóng)藥生物化學(xué)與生理學(xué)》發(fā)表了題為《多時(shí)間點(diǎn)轉(zhuǎn)錄組學(xué)與代謝組學(xué)揭示吡蟲(chóng)啉暴露對(duì)雷氏螢（鞘翅目：螢科）的毒性響應(yīng)》的研究論文。該研究綜合運(yùn)用生理生化、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和代謝組學(xué)技術(shù)，首次系統(tǒng)揭示了新煙堿類(lèi)殺蟲(chóng)劑吡蟲(chóng)啉對(duì)水生螢火蟲(chóng)雷氏螢的時(shí)序性毒理學(xué)機(jī)制，為螢火蟲(chóng)保護(hù)及農(nóng)藥合理使用提供了關(guān)鍵的科學(xué)支撐。
螢火蟲(chóng)。（課題組供圖）
螢火蟲(chóng)是公認(rèn)的生態(tài)指示生物，其生存狀態(tài)直接反映生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，而雷氏螢作為我國(guó)特有的水生螢火蟲(chóng)品種，自2023年起被列為保護(hù)物種，其幼蟲(chóng)全程生活在水中，對(duì)水質(zhì)變化極為敏感，是監(jiān)測(cè)水生生態(tài)系統(tǒng)健康的“天然哨兵”。吡蟲(chóng)啉作為廣泛應(yīng)用于作物保護(hù)的新煙堿類(lèi)殺蟲(chóng)劑，憑借高效殺蟲(chóng)效果成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的常用藥劑，但它的易溶性和化學(xué)穩(wěn)定性，使其易通過(guò)降雨、農(nóng)田排水、噴霧漂移等途徑進(jìn)入水生環(huán)境，對(duì)水生生物構(gòu)成潛在威脅。
“此前，關(guān)于吡蟲(chóng)啉對(duì)螢火蟲(chóng)的毒性機(jī)制研究幾乎空白，我們的研究就是要填補(bǔ)這一空白，搞清楚這種常用農(nóng)藥究竟如何影響螢火蟲(chóng)的生存?！蓖趿x平介紹，團(tuán)隊(duì)綜合運(yùn)用生理生化、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和代謝組學(xué)等多種技術(shù)，對(duì)雷氏螢幼蟲(chóng)進(jìn)行了多時(shí)間點(diǎn)的急性吡蟲(chóng)啉脅迫實(shí)驗(yàn)。
研究中，團(tuán)隊(duì)明確了吡蟲(chóng)啉對(duì)雷氏螢的毒性閾值——10μg/L的吡蟲(chóng)啉濃度即為雷氏螢96小時(shí)的半致死濃度。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，暴露在吡蟲(chóng)啉環(huán)境中后，雷氏螢體內(nèi)的超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）、過(guò)氧化物酶（POD）三種抗氧化酶活性，以及丙二醛（MDA）含量會(huì)在數(shù)小時(shí)內(nèi)迅速上升，在48小時(shí)達(dá)到峰值后逐漸下降，這表明吡蟲(chóng)啉會(huì)引發(fā)雷氏螢體內(nèi)氧化應(yīng)激反應(yīng)，對(duì)其細(xì)胞造成損傷。
為進(jìn)一步探究毒性作用的深層機(jī)制，團(tuán)隊(duì)通過(guò)轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，隨著吡蟲(chóng)啉濃度升高，雷氏螢體內(nèi)差異表達(dá)基因的數(shù)量逐漸增加，其中與“壽命調(diào)節(jié)途徑”相關(guān)的基因表達(dá)量在48小時(shí)達(dá)到峰值后下降，暗示吡蟲(chóng)啉可能會(huì)影響雷氏螢的壽命。而代謝組學(xué)分析則顯示，吡蟲(chóng)啉會(huì)顯著干擾雷氏螢幼蟲(chóng)的能量代謝，包括氨基酸、碳水化合物、脂質(zhì)和核苷酸代謝，其中碳水化合物代謝在應(yīng)激早期被激活，脂質(zhì)代謝則在后期受到抑制。
更值得關(guān)注的是，兩種技術(shù)的聯(lián)合分析表明，吡蟲(chóng)啉暴露會(huì)擾亂雷氏螢的嘌呤代謝，損害其細(xì)胞修復(fù)和增殖能力，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致CYP450系統(tǒng)紊亂，進(jìn)而可能引發(fā)晝夜節(jié)律異常，從多個(gè)層面影響雷氏螢的正常生理活動(dòng)。
“這項(xiàng)研究不僅首次闡明了吡蟲(chóng)啉對(duì)雷氏螢的毒性機(jī)制，也為‘稻螢共生’等生態(tài)農(nóng)業(yè)模式中農(nóng)藥的合理使用提供了科學(xué)參考。”王義平表示，下一步團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)深入研究農(nóng)藥對(duì)螢火蟲(chóng)的長(zhǎng)期影響，為螢火蟲(chóng)保護(hù)和生態(tài)環(huán)境治理提供更全面的理論支持，讓這些“暗夜精靈”能夠持續(xù)點(diǎn)亮自然夜空。
據(jù)悉，該研究得到了2025年浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)計(jì)劃（新苗人才計(jì)劃）項(xiàng)目的資助。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.pestbp.2026.107058
https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2026/3/561876.shtm 《中國(guó)科學(xué)報(bào)》：2026.3.24
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