科研人員首次揭示吡蟲啉對水生螢火蟲的毒性機制

　　近日，浙江農林大學林生院王義平教授螢火蟲團隊在國際昆蟲學期刊《農藥生物化學與生理學》發表了題為《多時間點轉錄組學與代謝組學揭示吡蟲啉暴露對雷氏螢（鞘翅目：螢科）的毒性響應》的研究論文。該研究綜合運用生理生化、轉錄組學和代謝組學技術，首次系統揭示了新煙堿類殺蟲劑吡蟲啉對水生螢火蟲雷氏螢的時序性毒理學機制，為螢火蟲保護及農藥合理使用提供了關鍵的科學支撐。

　　螢火蟲是公認的生態指示生物，其生存狀態直接反映生態環境質量，而雷氏螢作為我國特有的水生螢火蟲品種，自2023年起被列為保護物種，其幼蟲全程生活在水中，對水質變化極為敏感，是監測水生生態系統健康的“天然哨兵”。吡蟲啉作為廣泛應用于作物保護的新煙堿類殺蟲劑，憑借高效殺蟲效果成為農業生產中的常用藥劑，但它的易溶性和化學穩定性，使其易通過降雨、農田排水、噴霧漂移等途徑進入水生環境，對水生生物構成潛在威脅。

　　“此前，關于吡蟲啉對螢火蟲的毒性機制研究幾乎空白，我們的研究就是要填補這一空白，搞清楚這種常用農藥究竟如何影響螢火蟲的生存。”王義平介紹，團隊綜合運用生理生化、轉錄組學和代謝組學等多種技術，對雷氏螢幼蟲進行了多時間點的急性吡蟲啉脅迫實驗。

　　研究中，團隊明確了吡蟲啉對雷氏螢的毒性閾值——10μg/L的吡蟲啉濃度即為雷氏螢96小時的半致死濃度。實驗發現，暴露在吡蟲啉環境中后，雷氏螢體內的超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）三種抗氧化酶活性，以及丙二醛（MDA）含量會在數小時內迅速上升，在48小時達到峰值后逐漸下降，這表明吡蟲啉會引發雷氏螢體內氧化應激反應，對其細胞造成損傷。

　　為進一步探究毒性作用的深層機制，團隊通過轉錄組學分析發現，隨著吡蟲啉濃度升高，雷氏螢體內差異表達基因的數量逐漸增加，其中與“壽命調節途徑”相關的基因表達量在48小時達到峰值后下降，暗示吡蟲啉可能會影響雷氏螢的壽命。而代謝組學分析則顯示，吡蟲啉會顯著干擾雷氏螢幼蟲的能量代謝，包括氨基酸、碳水化合物、脂質和核苷酸代謝，其中碳水化合物代謝在應激早期被激活，脂質代謝則在后期受到抑制。

　　更值得關注的是，兩種技術的聯合分析表明，吡蟲啉暴露會擾亂雷氏螢的嘌呤代謝，損害其細胞修復和增殖能力，同時還會導致CYP450系統紊亂，進而可能引發晝夜節律異常，從多個層面影響雷氏螢的正常生理活動。

　　“這項研究不僅首次闡明了吡蟲啉對雷氏螢的毒性機制，也為‘稻螢共生’等生態農業模式中農藥的合理使用提供了科學參考。”王義平表示，下一步團隊將繼續深入研究農藥對螢火蟲的長期影響，為螢火蟲保護和生態環境治理提供更全面的理論支持，讓這些“暗夜精靈”能夠持續點亮自然夜空。

　　據悉，該研究得到了2025年浙江省大學生科技創新活動計劃（新苗人才計劃）項目的資助。