贵州省农业科学院韦小平研究员团队在TOP期刊发表科研成果:生物杀虫剂多杀菌素导致东方蜜蜂抗氧化与神经递质系统紊乱

“A multiomics analysis of antioxidant and neurotransmitter disorder in honey bees caused by the bioinsecticide, Spinosad”文章发表在《Pesticide Biochemistry and Physiology》（中科院一区，IF=4.0）。微生物源生物杀虫剂多杀菌素虽在短期内不导致东方蜜蜂（Apis cerana）死亡，且不影响其摄食行为，但通过多组学分析发现，即使低浓度（0.1-0.5 mg/L）暴露也会显著干扰蜜蜂的抗氧化防御系统和神经递质平衡，揭示了一种隐蔽的"亚致死毒性"机制。

研究背景

蜜蜂是重要的农业传粉者和环境指示生物，全球约75%的农作物依赖蜜蜂授粉，其生态服务价值每年高达数千亿美元。然而，杀虫剂的使用被认为是威胁蜜蜂生存最严重且不可避免的因素。

多杀菌素是从刺糖多孢菌中提取的微生物源生物杀虫剂，因天然来源、易降解、环境友好等特性，被广泛应用于棉花、苹果、梨、柑橘等蜜源植物的害虫防治。但与传统认知不同，多杀菌素并非对蜜蜂完全安全——推荐浓度（0.816 mg/mL）可导致西方蜜蜂100%死亡，并显著影响蜜蜂的觅食行为和飞行能力。

然而，目前关于环境残留浓度（低浓度）多杀菌素对蜜蜂肠道健康的影响，特别是其对肠道微生态、基因表达和代谢网络的潜在干扰，仍缺乏系统研究。本研究通过多组学技术，全面评估了亚致死浓度多杀菌素对东方蜜蜂中肠健康的微观影响。

实验方法

实验材料：选取健康东方蜜蜂新羽化工蜂，在人工气候箱中模拟蜂群环境（35°C、60%湿度、黑暗）饲养，第8天开始暴露实验。

处理浓度：设置对照组（CK，0 mg/L）和三个多杀菌素处理组：0.10 mg/L（T1）、0.25 mg/L（T2）、0.50 mg/L（T3）。该浓度范围模拟环境中多杀菌素光降解后的残留水平（水中、土壤中通常低于0.2 mg/L）。

检测周期：连续口服暴露14天（第8-22天），记录生存率和蔗糖消耗量；第22天采集中肠样本进行多组学分析。

检测指标：包括生存率和蔗糖消耗量等表型指标；通过16S rRNA测序（V3-V4区）分析肠道菌群组成及多样性；RNA测序筛选转录组差异表达基因（DEGs）并进行GO/KEGG功能富集分析；非靶向代谢组学鉴定差异代谢物（DEMs）；并整合上述数据开展菌群-代谢物-基因相关性网络的多组学联合分析。

核心结果

生存与生理指标：多杀菌素处理组（0.1-0.5 mg/L）在14天暴露期内，蜜蜂生存率与对照组无显著差异，蔗糖消耗量也基本不受影响，表现出较强的隐蔽性。

肠道菌群变化：多杀菌素暴露并未显著改变蜜蜂中肠菌群的群落结构，Alpha多样性指数（Chao1、Shannon、Simpson）和Beta多样性分析（PCoA、NMDS）均显示T3组（0.5 mg/L）与对照组无显著差异，核心有益菌Gilliamella和Bombella虽在相对丰度上有所波动，但未达统计学显著水平。相关性分析显示，Gilliamella和Bombella分别与23种和8种代谢物显著相关，提示这些核心菌在代谢层面发挥缓冲作用。

转录组差异：共鉴定出231个差异表达基因（DEGs），其中细胞色素P450基因家族（CYP4504g15、CYP4504C1、CYP4509e2-like）显著上调，表明蜜蜂启动了解毒防御反应；同时，谷胱甘肽代谢关键基因LOC107999471（Anpepl1）和LOC133665765（GGTLC1，谷胱甘肽水解酶轻链1样蛋白）显著上调，这两个基因参与将谷胱甘肽（GSH）导向替代代谢途径（生成L-半胱氨酸、甘氨酸），而非进入氧化防御途径生成氧化型谷胱甘肽（GSSG）。

代谢组差异：代谢组学鉴定出437种差异代谢物（113种上调，324种下调），其中氧化型谷胱甘肽（Oxiglutatione/GSSG）在T3组显著上调，而尿酸（Uric Acid）和组胺（Histamine）显著下调。GSSG积累表明细胞内氧化还原平衡被破坏，尿酸减少削弱了蜜蜂清除活性氧（ROS）的能力，而组胺降低则可能干扰蜜蜂的觅食效率和认知功能。此外，L-古洛糖酸内酯（L-Gulonolactone）和Cdp-乙醇胺（Cdp-Ethanolamine）也显著下调。

多组学关联：多组学联合分析显示，Gilliamella和Bombella与组胺等代谢物显著相关，提示肠道菌群可能通过"肠-脑轴"参与神经递质调控；氧化型谷胱甘肽与Anpepl1、GGTLC1基因表达呈正相关，证实多杀菌素干扰了谷胱甘肽的代谢流向，导致氧化防御功能障碍。

研究结论

本研究通过多组学技术揭示了多杀菌素对东方蜜蜂肠道健康的"亚致死毒性"机制：尽管0.1-0.5 mg/L的多杀菌素在短期内不引起蜜蜂死亡或肠道菌群结构改变，但已显著干扰蜜蜂的抗氧化防御系统（氧化型谷胱甘肽积累、尿酸下降）和神经系统功能（组胺下降）。

这种"无症状"的生理紊乱具有更大生态风险——蜜蜂可能在不知不觉中携带神经递质缺陷和氧化应激继续执行授粉任务，长期可能影响蜂群健康和生态系统稳定。研究还发现核心肠道共生菌Gilliamella和Bombella在低浓度农药胁迫下表现出较强的稳定性，为未来通过益生菌干预缓解农药毒性提供了潜在靶点。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.pestbp.2026.107045