新烟碱类农药和瓦螨如何干扰蜜蜂越冬寿命的季节性调控机制

本研究针对蜜蜂(Apis mellifera)越冬期间寿命异常缩短的生态危机，通过数学模型分析长期野外实验数据，首次揭示新烟碱类农药(Neonicotinoids, NNs)和瓦螨(Varroa destructor)会破坏蜜蜂感知冬季来临的生物学机制。研究发现，正常蜂群寿命在越冬期可延长至160-200天，但摄入含NNs的花粉糊(pollen paste, PP)或感染瓦螨的蜂群丧失这种季节性调节能力，导致越冬失败。该成果为解释蜂群崩溃综合征(CCD)提供了关键病理机制，发表于《Scientific Reports》。

　　

全球蜂群数量近年来持续下降，其中新烟碱类农药(Neonicotinoids, NNs)和瓦螨(Varroa destructor)被认为是两大主要威胁。蜜蜂作为重要的传粉昆虫，其群体寿命直接影响生态系统稳定和农业生产。传统研究多关注农药对成年蜜蜂的急性毒性，但蜂群作为超个体(super-organism)的长期适应性调控机制仍不明确。尤其令人困惑的是，健康蜂群在越冬期间工蜂寿命会从20-30天自然延长至160-200天，而受NNs或瓦螨影响的蜂群却丧失这种关键生理调节能力，导致越冬失败。这一现象背后的生物学机制亟待揭示。

日本金泽大学自然科学技术研究生院的研究团队通过独创的数学模型，分析了2011-2018年间在日本中西部地区开展的4项长期野外实验数据。研究首次量化了蜜蜂表观寿命(Apparent Longevity, AL)的季节性变化规律，并发现NNs和瓦螨会通过干扰幼虫期的功能发育，破坏蜂群感知季节变化的生物学机制。相关成果发表在《Scientific Reports》上。

研究采用三项关键技术：1) 基于蜂群成年蜂数量和封盖蛹数量的动态数学模型，通过二分法迭代计算AL；2) 多年度对照实验设计，比较无农药组、糖浆(sugar syrup, SS)给药组和花粉糊(pollen paste, PP)给药组的差异；3) 自主开发的图像分析软件，实现成年蜂、封盖蛹和螨虫损伤蜂的非破坏性计数。实验蜂群初始规模为1,659-10,296只成年蜂和578-11,301个封盖蛹，持续监测至越冬期结束。

主要结果

无螨对照组蜂群

健康蜂群呈现典型的AL季节性变化：4月末至9月末保持20-30天稳定水平，9月下旬开始延长，越冬末期达160-200天峰值，越冬结束后骤降至基线水平。这种"正常季节性变化"表明蜂群具有内在的季节感知机制。

含NNs糖浆组蜂群

通过SS摄入NNs(如双氧威dinotefuran, DF和噻虫胺clothianidin, CN)的蜂群虽显示正常AL延长模式，但因NNs的持久毒性在越冬中期灭绝。相比之下，通过SS摄入有机磷农药(如杀螟硫磷fenitrothion, FT和马拉硫磷malathion, MT)的蜂群约50%能完成越冬，证实NNs的长残留特性危害更大。

含NNs花粉糊组蜂群

通过PP摄入DF的蜂群出现"异常季节性变化"：AL在9月后未延长，保持20天恒定直至灭绝。这种差异源于PP作为蛋白质来源主要影响蜂王和幼虫发育，而SS主要供能。当幼虫通过PP摄入NNs时，可能损害其未来感知季节的器官发育。

瓦螨感染组蜂群

无论是否接触NNs，瓦螨感染率>50%的蜂群均显示AL异常：9月后AL不升反降，越冬前灭绝。瓦螨通过寄生幼虫期，干扰其感觉器官分化和神经回路重组，同时病毒传播和分崩离析的劳动力分配加速群体崩溃。

研究结论与意义

该研究首次证实：1) NNs通过花粉途径比糖浆途径危害更大，因其直接影响幼虫期感觉器官发育；2) 瓦螨通过破坏幼虫期神经发育和传播病毒，使蜂群丧失季节感知能力；3) 蜂群寿命的季节性调节是一种基因预设的节律控制系统，而非单纯由劳动强度或营养状况决定。

这一发现为解释蜂群崩溃综合征提供了新视角：NNs和瓦螨的协同危害不仅体现在直接致死效应，更通过干扰蜂群的内在生物钟系统，破坏其应对环境变化的适应能力。研究建立的AL数学模型为蜂群健康评估提供了量化工具，建议养蜂业优先控制瓦螨并避免花期使用NNs农药。未来研究可进一步探索幼虫期哪些特定基因或神经发育通路被这些胁迫因素破坏，为培育抗逆蜂种提供靶点。