三唑酮对拟环纹豹蛛发育及共生微生物群落的影响及其生态风险评估

【字体: 时间:2025年10月01日 来源:Microbial Ecology 4

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  本刊推荐:为评估三唑类杀菌剂对天敌生物的生态风险,研究人员开展三唑酮(TEB)暴露对水稻田重要捕食者拟环纹豹蛛(Pardosa pseudoannulata)发育及共生微生物群落影响的研究。结果表明:TEB虽未显著提高幼蛛死亡率,但显著抑制其体重增长及头胸甲发育;通过16S rRNA和ITS测序发现TEB短期抑制细菌多样性(Shannon指数下降32%),但15天后恢复,而对真菌群落造成不可逆损害(Shannon指数下降41%),关键菌属Cupriavidus、Staphylococcus和Fungi_gen_Incertae_sedis丰度显著降低。本研究揭示了杀菌剂通过扰乱共生微生物稳态间接危害天敌生物的新机制,为农药协同管控提供科学依据。

  
在绿色农业的发展浪潮中,化学防治与生物防治的协同增效一直是作物保护领域的核心议题。三唑酮(Tebuconazole, TEB)作为三唑类杀菌剂,通过抑制真菌细胞膜麦角固醇合成(ergosterol biosynthesis)而广泛应用于稻瘟病、白粉病等真菌病害的防治。近年来研究发现,TEB对非靶标节肢动物(如褐飞虱Nilaparvata lugens)表现出意外杀虫活性——可显著抑制其体重增长、消化酶活性及繁殖能力,这种效应可能与破坏昆虫体内微生物稳态(microbial homeostasis)相关。然而,作为褐飞虱的主要天敌,狼蛛科的重要捕食者拟环纹豹蛛(Pardosa pseudoannulata)在TEB暴露下的响应尚未明确。鉴于该蛛在稻田生态系统中具有显著的生物控害功能,评估TEB对其发育及共生微生物群落的影响,对协调化学与生物防治策略、规避生态风险具有紧迫意义。
本研究发表于《Microbial Ecology》,由湖北大学区域发展与环境响应湖北省重点实验室程培杰、刘丰杰等合作完成。研究人员通过生物测定与高通量测序技术,系统解析了TEB对拟环纹豹蛛幼蛛的发育毒性及共生细菌(16S rRNA V3–V4区)和真菌(ITS区)群落的时序性影响。
研究采用推荐浓度TEB(125 mg/L)浸渍法处理二龄幼蛛,以纯水处理为对照,每日记录存活与蜕皮情况,第14天测定体重、头胸甲长宽;于处理第1天和第15天分别取样,表面灭菌后提取微生物基因组DNA,通过MGI DNBSEQ-G99平台进行扩增子测序,使用UPARSE流程以97%相似度聚类操作分类单元(OTUs),基于Silva和Unite数据库进行物种注释,并通过主坐标分析(PCoA)和多样性指数(Shannon、Chao1等)评估群落结构变化。
Tebuconazole Effect on the Development of Spiderlings
TEB处理组幼蛛存活率与对照组无显著差异(p=0.076),但体重显著降低22%(1.76±0.59 mg vs. 2.25±0.79 mg, p=0.039),头胸甲长度(1.319±0.161 mm vs. 1.328±0.084 mm)和宽度(1.005±0.111 mm vs. 1.059±0.070 mm)均显著减小,表明TEB虽不直接致死,但可抑制幼蛛发育。
The Diversity Analysis of the Bacterial and Fungal Community
细菌群落短期(第1天)Shannon指数(p=0.025)、Simpson指数(p=0.037)和Chao1指数(p=0.037)均显著下降,但第15天恢复至对照组水平;真菌群落Shannon指数在第15天显著下降41%(p=0.037),表明TEB对细菌的影响具有暂时性,而对真菌的抑制呈不可逆性。
The Community Structure of the Bacterial and Fungal Community
PCoA分析显示,第1天细菌群落结构显著分离(R2=0.169, p=0.03),第15天无显著差异;真菌群落第1天无显著变化,但第15天显著分离(R2=0.628, p=0.003),印证了真菌群落受损的持续性。
Relative Abundances of Several Genera Were Changed by the Exposure of Tebuconazole
属水平上,第1天细菌中Cupriavidus和Staphylococcus相对丰度分别下降11.39%和17.72%,而Stenotrophomonas上升19.51%;第15天细菌群落无显著差异。真菌中Fungi_gen_Incertae_sedis第15天下降71.17%,Simplicillium上升67.17%,后者作为已知昆虫病原菌(entomopathogen),其增殖可能进一步危害宿主健康。
本研究揭示了三唑酮杀菌剂通过扰乱拟环纹豹蛛共生微生物群落(尤其是真菌群落)稳态,间接抑制其发育的生态毒理机制。细菌群落的短暂恢复可能与Stenotrophomonas等具农药降解功能菌属的增殖有关,而真菌群落的不可逆损害则与TEB特异性抑制麦角固醇合成的机制直接相关。Simplicillium等病原菌的富集进一步凸显了微生物失衡对天敌生物的潜在风险。这些发现强调:在农药风险评价中,除直接毒性外,需重点关注其对共生微生物的跨界调控效应;田间应用中需避免TEB与天敌蜘蛛发生期重叠,以保障生物防治效能。研究为农药协同管控提供了微生物视角的理论依据,对推进绿色植保与生态安全具有重要意义。
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