关键词：
生殖毒性
卵黄原蛋白
激素
神经肽
电压门控离子通道
摘要：
高效氯氟氰菊酯是一种高效广谱的拟除虫菊酯类杀虫剂,被广泛应用于防控多种农林害虫。在田间使用时,高效氯氟氰菊酯通常与其他杀虫剂复配并多次使用以有效控制害虫,但同时会对非靶标生物产生负面影响。在农业生态系统中,化学农药在使用后随着时间的推移会降解并逐渐递减为低浓度或亚致死浓度,影响昆虫个体的发育、行为和繁殖,严重时可导致昆虫种群动态出现较大变化。中华通草蛉（Chrysoperla sinica Tjeder）是重要的捕食性天敌昆虫,在农林生态系统中发挥重要作用,它广泛分布于果园、茶园、菜田等多种农林场景中,其生存环境与高效氯氟氰菊酯的应用高度重合。本实验室前期研究发现,LC1浓度的高效氯氟氰菊酯即可导致中华通草蛉生殖力降低,严重影响世代更叠和种群存续。本文以亚致死浓度高效氯氟氰菊酯对中华通草蛉雌成虫的生殖毒性为切入点,从基因和蛋白水平上对中华通草蛉激素信号通路、生殖相关神经肽以及高效氯氟氰菊酯的分子靶点开展研究,解析高效氯氟氰菊酯对中华通草蛉的毒性机制,对化学农药的合理使用和天敌昆虫保护具有重要意义。主要研究结果如下:
1.亚致死浓度高效氯氟氰菊酯通过影响中华通草蛉激素-卵黄原蛋白信号通路造成生殖力下降
暴露于LC1和LC10亚致死浓度的高效氯氟氰菊酯后,中华通草蛉雌成虫产卵量分别降低了48.29%和63.15%,卵孵化率分别降低了19.44%和32.78%。雌成虫体内的卵黄原蛋白（Vg）基因表达显著下调,同时卵黄原蛋白及卵黄磷蛋白含量下降,导致卵子发生和卵巢发育受阻。进一步研究发现,雌成虫体内保幼激素（JH）和蜕皮激素（20E）滴度显著降低,其中LC10处理组JH和20E滴度分别下降了23.78%和44.61%,且两者合成通路中的关键酶活力及基因表达的变化与激素滴度变化一致。然而,幼虫体内20E滴度呈现上升趋势,其合成通路关键酶（E20OHase和EPPase）酶活力及基因表达升高;但保幼激素合成酶（JHAMT和HMGR）酶活力及基因表达下降。亚致死浓度的高效氯氟氰菊酯抑制了雌成虫JH信号通路中的受体Met、转录因子Kr-h1以及20E下游转录因子Br-C的基因表达,这种抑制作用在雌虫产卵高峰期更为明显。此外,连续多代暴露试验证实亚致死浓度高效氯氟氰菊酯对草蛉激素相关基因表达的影响具有明显的遗传和累积效应。
本研究还发现外源JH和20E可以诱导CsVg表达来刺激卵子发生,从而提高中华通草蛉的生殖力。通过RNAi敲低JH下游转录因子Kr-h1和20E下游转录因子Br-C的基因表达均可导致中华通草蛉Vg基因转录水平下降,卵巢发育受阻,卵巢内成熟卵子数量锐减,繁殖力显著降低;这表明Kr-h1和Br-C作为激素下游重要转录因子参与了JH和20E对CsVg基因表达的调控。研究结果表明亚致死浓度高效氯氟氰菊酯通过扰乱中华通草蛉生殖内分泌激素信号通路,抑制卵黄原蛋白合成,进而导致生殖力下降。
2.亚致死浓度高效氯氟氰菊酯抑制中华通草蛉胰岛素样肽并导致生殖毒性
胰岛素样肽（ILP）作为昆虫重要的生殖神经肽,通过胰岛素信号途径启动级联反应调控昆虫生殖。本研究发现,LC1浓度的高效氯氟氰菊酯即可导致F0代产卵高峰期（羽化后15天）的雌成虫CsILP转录水平下降56.90%,胰岛素含量降低21.41%,且经连续多代用药处理后,下降趋势愈发显著。亚致死浓度高效氯氟氰菊酯可以抑制CsILP转录,导致胰岛素含量降低,并下调胰岛素信号途径中的CsIn R和CsFOXO表达。进一步研究发现,干扰中华通草蛉CsILP表达后,CsVg表达下调了54.56%,中华通草蛉雌成虫产卵量下降了22.82%;而外源注射牛胰岛素能够上调CsVg上调表达,促进中华通草蛉雌成虫生殖。同时,干扰中华通草蛉ILP下游转录因子FOXO,可下调CsVg转录水平,阻碍卵巢发育,致使产卵量降低;而外源注射牛胰岛素能补救干扰CsFOXO造成的生殖力降低。此外,ILP还作用于JH和20E合成调控酶来介导其生物合成,并能在一定程度上影响这两种生殖内分泌激素的信号转导,从而调节中华通草蛉生殖内分泌稳态。研究结果表明亚致死浓度高效氯氟氰菊酯抑制CsILP表达并干扰胰岛素信号途径,最终导致中华通草蛉生殖内分泌激素信号紊乱。
3.亚致死浓度高效氯氟氰菊酯通过刺激抑咽侧体素来抑制中华通草蛉保幼激素合成并导致生殖毒性
抑咽侧体素（Asts）是昆虫重要的神经肽,能快速可逆地抑制咽侧体合成和释放保幼激素。研究发现,亚致死浓度高效氯氟氰菊酯可以刺激C型抑咽侧体素（Ast C）编码基因CsAstC过量表达,导致中华通草蛉咽侧体内Ast C含量升高。暴露于LC1和LC10浓度的高效氯氟氰菊酯后,F0代产卵高峰期的草蛉雌成虫咽侧体内Ast C含量分别升高了3.37倍和4.31倍。干扰CsAstC上调了CsV
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