比较脂质组学和蛋白质组学分析揭示了Apis mellifera（西方蜜蜂）与Bombus terrestris（地熊蜂）在中肠组成及杀虫剂吸收方面的物种特异性差异

《Pest Management Science》：Comparative lipidomic and proteomic analysis reveals species-specific differences in midgut composition and insecticide absorption between Apis mellifera and Bombus terrestris

本研究比较了西方蜜蜂（Apis mellifera）和黄尾蜜蜂（Bombus terrestris）肠道脂质与蛋白质组学特征，发现两者在鞘磷脂与磷脂酰胆碱比例及ABC转运蛋白表达量上存在显著差异。体外实验表明西方蜜蜂肠道对杀虫剂甲胺磷和氯虫苯甲酰胺的渗透性更高，吸收率约为黄尾蜜蜂的9倍和18倍。蛋白质组学分析揭示了不同解毒酶和转运蛋白的表达差异，可能解释了两种蜜蜂对杀虫剂的毒性响应差异。这些发现为开发更选择性农药和评估非靶标生物风险提供了依据。

　　蜜蜂作为关键的传粉者，在农业和生态系统中扮演着不可或缺的角色。然而，近年来，蜜蜂种群数量持续下降，这引发了科学界对它们生存状况的广泛关注。昆虫icides（杀虫剂）的使用被认为是导致这一现象的重要原因之一。尽管已有大量研究探讨了蜜蜂如何通过代谢过程来解毒这些化学物质，但对于蜜蜂对杀虫剂的吸收机制，尤其是不同物种间的差异，仍然知之甚少。本研究聚焦于两种重要的传粉蜜蜂——西方蜜蜂（*Apis mellifera*）和黄蜂（*Bombus terrestris*），通过脂质组学和蛋白质组学分析，结合*ex vivo*和*in vivo*实验，揭示了它们在肠道组成上的差异及其对杀虫剂吸收的影响。

研究发现，两种蜜蜂的肠道组成存在显著差异。在脂质组学分析中，*B. terrestris*的肠道中，鞘磷脂（sphingomyelins）与磷脂酰胆碱（phosphatidylcholines）的比例明显高于*A. mellifera*。这一发现具有重要意义，因为鞘磷脂和磷脂酰胆碱在哺乳动物细胞膜中占据主导地位，且它们的物理化学性质差异较大。鞘磷脂通常具有高度饱和的脂肪链和较强的刚性结构，而磷脂酰胆碱则能形成高度流动的膜区域。在哺乳动物系统中，鞘磷脂含量的增加与小分子物质的渗透性降低相关，表明鞘磷脂丰富的膜结构对物质的通过性具有抑制作用。因此，*B. terrestris*较高的鞘磷脂比例可能意味着其肠道对水溶性化合物的渗透性较低，这与实验中观察到的两种杀虫剂在*ex vivo*和*in vivo*条件下的吸收率较低相吻合。

此外，蛋白质组学分析进一步揭示了两种蜜蜂肠道中存在不同的蛋白质组成。研究发现，*A. mellifera*的肠道中富含多种小分子转运蛋白，特别是ATP结合盒转运蛋白（ATP-binding cassette transporters）家族，这在蜜蜂的肠道中起着重要作用。这些蛋白质能够通过主动运输的方式将小分子物质从肠道中转运至血液，从而影响其在体内的分布和毒性。相比之下，*B. terrestris*的肠道中这些转运蛋白的含量较低，这可能与其较低的吸收率有关。值得注意的是，尽管*CYP9Q*家族的细胞色素P450在*A. mellifera*中已被广泛研究，但在*B. terrestris*的蛋白质组分析中并未检测到这些蛋白，这可能是因为它们在肠道中的含量较低，或者实验方法未能完全捕捉到这些蛋白的存在。然而，*B. terrestris*的肠道中仍检测到了*CYP336*家族蛋白，这些蛋白在解毒过程中同样发挥着重要作用。

通过*ex vivo*的Ussing腔实验，研究者发现*A. mellifera*的肠道对两种杀虫剂——imidacloprid（吡虫啉）和chlorantraniliprole（氯虫苯甲酰胺）——表现出更高的吸收率。实验中，经过2小时的培养后，*A. mellifera*的肠道中检测到的imidacloprid和chlorantraniliprole的浓度分别是*B. terrestris*的9倍和18倍。这表明*A. mellifera*的肠道结构可能更有利于这些杀虫剂的渗透，从而导致其更高的毒性风险。同时，*B. terrestris*的肠道中这些杀虫剂的蓄积量更高，这可能意味着其肠道对这些物质具有更强的结合能力，从而延缓其在体内的释放。

在*in vivo*的喂食实验中，研究结果进一步支持了上述结论。对于chlorantraniliprole，*A. mellifera*的体内吸收率高达60%，而*B. terrestris*仅为13%。对于imidacloprid，*A. mellifera*的吸收率为8.5%，*B. terrestris*则为1.16%。这些数据不仅验证了*ex vivo*实验的结果，还表明了两种蜜蜂在肠道渗透性和吸收机制上的差异。这种差异可能与它们不同的生命周期和生态适应性有关。例如，西方蜜蜂在冬季需要储存食物以维持群体生存，因此其肠道可能进化出更高效的吸收机制，以快速获取有限的营养资源。而*B. terrestris*由于不经历冬季休眠，其肠道可能更倾向于缓慢吸收和长期蓄积，以适应其在温室和开放环境中的生存需求。

这些发现不仅对理解蜜蜂对杀虫剂的毒性反应提供了新的视角，也为未来农药的研发和风险评估提供了重要参考。传统的农药设计通常以代谢能力为依据，但本研究强调了吸收过程在决定农药毒性中的关键作用。因此，未来的农药开发应更加关注其在不同传粉者肠道中的吸收特性，以减少对非目标物种的潜在危害。此外，研究还指出，吸收率的差异可能影响农药在环境中的持久性，从而导致慢性毒性的发生。例如，某些农药可能在*B. terrestris*体内蓄积较长时间，而*A. mellifera*则因较高的吸收率而更快地将其排出体外。这种差异可能导致不同蜜蜂种群在农药暴露下的不同反应，进而影响它们的生态适应能力和种群稳定性。

本研究的成果还具有实际应用价值。通过识别蜜蜂肠道中的关键吸收机制，可以为农业实践中更精准地选择和使用农药提供科学依据。例如，针对*A. mellifera*的高吸收特性，可以开发具有更高选择性的农药，以减少对这一重要传粉者的毒害。同时，也可以利用这些数据优化农药的风险评估模型，以更好地预测其对不同蜜蜂种群的潜在影响。此外，对于那些需要长期使用的农药，应考虑其在不同蜜蜂肠道中的蓄积特性，以避免对生态系统的长期干扰。

研究还强调了跨学科合作的重要性。脂质组学和蛋白质组学技术的应用，使得科学家能够从分子层面深入理解蜜蜂肠道的结构和功能。这些技术不仅限于蜜蜂研究，还可推广至其他昆虫物种，以探索更广泛的生态毒理学问题。同时，结合*ex vivo*和*in vivo*实验方法，使得研究结果更具可靠性，也更贴近真实的生态场景。未来的研究可以进一步扩展至更多传粉者物种，以全面评估杀虫剂对生态系统的潜在影响。

总的来说，本研究揭示了*A. mellifera*和*B. terrestris*在肠道组成和吸收能力上的显著差异。这些差异可能与它们在不同环境下的适应策略有关，并对农药的生态影响产生深远影响。通过进一步研究这些机制，科学家可以更好地理解蜜蜂对农药的反应，并为保护这些关键传粉者提供更有效的解决方案。这一发现不仅对农业可持续发展具有重要意义，也为生态系统的保护提供了新的科学依据。