编辑推荐：
为探究噻虫嗪（thiamethoxam）对摇蚊幼虫的影响及防御策略，研究人员以 Propsilocerus akamusi 摇蚊幼虫为对象，结合 16S rRNA 测序与非靶向代谢组学技术展开研究。结果表明，噻虫嗪影响幼虫生理、肠道菌群和代谢组。该研究为农药使用提供理论指导。
在农业的大舞台上，农药一直扮演着重要角色。噻虫嗪作为第二代新烟碱类农药，凭借高效杀虫特性，在全球 120 多个国家广泛使用，占据了 30% 的农药市场。它能精准地作用于昆虫的中枢神经系统，如同给害虫的 “指挥中心” 捣乱，让害虫兴奋过度，最终走向死亡，从而有效保障农作物的产量。
然而，这把 “双刃剑” 在杀敌的同时，也给环境带来了诸多麻烦。噻虫嗪具有高亲水性和独特的分配特性，使得它很容易随着雨水的冲刷或者土壤的渗透，进入到各种水体环境中。这些被污染的地表水、地下水以及水底的沉积物，就像一个个 “毒源”，让生活在水中的生物们防不胜防。像大型溞的繁殖能力会因它而显著下降，豹纹蛙的白细胞数量也会因长期接触它而发生改变，就连我们日常食用的蔬菜和淡水养殖产品中，也可能检测到它的残留，进而通过食物链威胁人类健康。
摇蚊，作为淡水生态系统中数量众多的昆虫，它们的幼虫在水底默默生活，是底栖生物群落的重要组成部分。尽管一些摇蚊幼虫凭借着基因组的适应性，能够在被污染的环境中顽强生存，但我们对它们面对噻虫嗪时的防御机制却知之甚少。而且，昆虫肠道内生活着大量微生物，这些微生物就像一个个勤劳的 “小助手”，帮助昆虫进行营养吸收、调节免疫，甚至参与毒素的分解。可目前我们并不清楚在噻虫嗪的 “攻击” 下，摇蚊幼虫肠道内这些 “小助手” 会有怎样的变化。
为了解开这些谜团，天津师范大学的研究人员挺身而出，他们以 Propsilocerus akamusi 摇蚊幼虫为研究对象，深入探究噻虫嗪对其产生的各种影响。研究成果发表在《Aquatic Toxicology》杂志上，为我们进一步认识农药与水生生物之间的关系提供了重要依据。
研究人员主要运用了 16S rRNA 测序和非靶向代谢组学两项关键技术。16S rRNA 测序就像是一个 “菌群探测器”，能够帮助研究人员详细了解摇蚊幼虫肠道内微生物的种类和数量变化；非靶向代谢组学则像一个 “代谢扫描仪”，可以全面分析肠道内各种代谢物的变化情况，从而揭示肠道代谢途径的改变。研究中使用的摇蚊幼虫样本，是按照实验室标准从野外采集而来。
噻虫嗪对解毒和氧化生物标志物的影响
研究人员用亚致死浓度（40μg/L）和半致死浓度（400μg/L）的噻虫嗪处理摇蚊幼虫，并在处理后的 24、48、72 和 96 小时这四个时间点，检测与解毒和氧化相关的酶。结果发现，在噻虫嗪的作用下，多个反映解毒过程和氧化应激的参数呈现上升趋势。例如谷胱甘肽 S - 转移酶（GST）的活性，在亚致死浓度处理 48 小时时，出现了轻微下降，但随后又逐渐上升。这表明摇蚊幼虫在接触噻虫嗪后，体内的解毒和抗氧化系统被激活，努力应对农药带来的压力。
P. akamusi 摇蚊幼虫对噻虫嗪的抗性
噻虫嗪由于其特殊的物理化学性质，在地表水系中频繁被检测到。研究发现，摇蚊幼虫虽然对污染环境有一定的耐受性，但在噻虫嗪的影响下，它们在形态和生化层面还是会出现一些变化。这说明即使摇蚊幼虫有一定的抗性，也难以完全抵御噻虫嗪带来的危害。
肠道菌群的变化
研究表明，完整的肠道菌群对于摇蚊幼虫在噻虫嗪环境下更好地生存至关重要。低剂量的噻虫嗪会显著降低有益菌（如鲸杆菌属 Cetobacterium 和泰泽菌属 Tyzzerella）的相对丰度，同时让一些机会致病菌（如沙雷氏菌属 Serratia、希瓦氏菌属 Shewanella、气单胞菌属 Aeromonas 和假单胞菌属 Pseudomonas）的数量大幅增加。而且，细菌之间的相互关系也发生了明显改变，整个肠道菌群的结构变得不稳定。这就好比肠道内的 “生态平衡” 被打破，原本和谐的菌群环境变得混乱不堪。
代谢组学分析
代谢组学研究显示，噻虫嗪会导致参与糖酵解、氨基酸代谢和脂肪酸代谢途径的代谢物显著下调。这意味着在噻虫嗪的干扰下，摇蚊幼虫的能量代谢和物质代谢过程受到了严重影响。进一步将代谢组学和肠道菌群数据结合分析发现，当摇蚊幼虫受到噻虫嗪挑战时，与能量代谢相关的代表性底物和增多的机会致病菌之间存在负相关关系。这表明肠道菌群的失衡可能影响了摇蚊幼虫的能量代谢，使其抵御噻虫嗪的能力下降。
研究表明，噻虫嗪对摇蚊幼虫的生理状态、肠道菌群和肠道代谢组都有着显著影响。无论是半致死还是亚致死剂量的噻虫嗪，都会激活摇蚊幼虫体内的氧化和抗氧化过程，而且剂量越高，影响越明显。肠道菌群在摇蚊幼虫应对噻虫嗪的过程中起着关键作用，一个平衡的肠道微生物群落对于维持幼虫的能量代谢系统至关重要，能够帮助幼虫更好地抵御噻虫嗪的侵害，保持身体健康。
这项研究意义重大，它为噻虫嗪在水生生态系统中的合理使用提供了理论指导。通过了解噻虫嗪对摇蚊幼虫的影响机制，我们可以更加科学地评估农药对水生生物的危害，从而制定更加合理的使用规范，减少农药对环境的负面影响。同时，研究结果也为深入探索摇蚊幼虫应对农药的防御策略提供了新的视角，有助于我们进一步了解水生生物在污染环境中的生存机制，为保护水生生态系统的平衡和稳定提供有力支持。
