“Transgenerational fitness and transcriptomic responses of Binodoxys communis to chlorantraniliprole”文章发表在《Pest Management Science》。氯虫苯甲酰胺(CAP)对棉蚜优势内寄生蜂棉蚜刺茧蜂(Binodoxys communis)具有显著跨代不利影响,且这种影响通过能量代谢关键基因BcIVD(异戊酰辅酶A脱氢酶)调控;评估杀虫剂生态风险需纳入分子机制与跨代效应,为农田生态系统中天敌昆虫保护及可持续害虫治理提供关键依据。
研究背景
化学杀虫剂的广泛使用对非靶标有益生物及生态系统完整性构成威胁。氯虫苯甲酰胺作为高效选择性diamide类杀虫剂,虽在农业害虫防治中应用广泛,但对有益节肢动物的综合影响尚未明确。棉蚜刺茧蜂是控制棉蚜种群的关键天敌,其活动高峰期与棉田鳞翅目害虫防治期重合,易通过多种途径接触杀虫剂残留。现有研究多聚焦杀虫剂的急性毒性或当代亚致死效应,对跨代影响及分子机制的探索不足,亟需系统评估其对棉蚜刺茧蜂的长期生态风险。
实验方法
供试生物:棉蚜与棉蚜刺茧蜂在控制环境下培养,蜂群经20余代室内饲养以排除农药残留干扰。
药剂处理:采用田间推荐浓度(66.7mg/L)的氯虫苯甲酰胺,通过膜残留法对F0代蜂成虫暴露1小时,对照组用0.1%TritonX-100溶液。
适合度评估:监测F0代存活、寿命、寄生率;追踪F1、F2代发育历期、羽化率、存活率等指标。
分子实验:提取暴露后1小时和3天的蜂总RNA,进行转录组测序与差异表达基因(DEGs)分析,通过qRT-PCR验证基因表达趋势;采用RNAi技术沉默BcIVD基因,评估其对杀虫剂敏感性的影响。
统计分析:运用SPSS、GraphPad等软件进行生存分析、差异显著性检验及数据可视化。
核心结果
跨代适合度损失:F0代暴露后,存活率、寿命显著下降,寄生率从对照组78.89%降至47.78%;F1代存活概率降低、寿命缩短、寄生率下降31.11%,存活率下降14.42%;F2代发育延迟,存活率显著降低37.78%,羽化率呈下降趋势。
转录组响应特征:暴露后1小时鉴定到67个DEGs(29个上调、38个下调),3天时增至1810个DEGs(1593个上调、217个下调),核心差异基因富集于能量代谢、解毒及应激响应通路。
BcIVD基因功能:该基因在长期暴露后显著上调,RNAi沉默后蜂对氯虫苯甲酰胺的敏感性显著增强,死亡率升高、发育延迟及繁殖力下降等效应加剧。
研究结论
本研究首次证实氯虫苯甲酰胺对棉蚜刺茧蜂的跨代毒性,其通过干扰能量代谢与解毒通路引发持续的适合度损失。BcIVD基因作为关键调控因子,在维持蜂对杀虫剂耐受性中发挥核心作用。研究表明,传统风险评估需拓展至分子层面与跨代效应,才能全面反映杀虫剂对天敌昆虫的生态影响。未来应深入解析BcIVD介导的解毒机制及基因互作网络,为开发天敌保护策略、优化综合害虫管理体系提供科学支撑。
原文链接:
https://doi.org/10.1002/ps.70580