社会性蜜蜂暴露于亚致死剂量特丁津的物种相关毒性轨迹：宿主 - 微生物组相互作用的多组学视角

《Environmental Pollution》：Species-associated toxicological trajectories in social bees exposed to sublethal metribuzin: A multi-omics perspective on host-microbiome interactions

　　甲草胺诱导蜜蜂解毒崩溃，而熊蜂则表现出整体共生体适应。蜜蜂酶功能衰竭与菌群失调同时发生；熊蜂则表现出代谢重编程。解毒能力与宿主-微生物结局相关，支持物种特异性范式。**引言**农药生态风险评估的全球框架主要依赖蜜蜂（*Apis mellifera*）作为昆虫传粉者的通用代理（欧洲食品安全局（EFSA），2013）。然而，新兴证据表明这种"一种适应所有"的范式可能不足以捕捉更广泛的生态风险（Zhang等，2026）。密切相关的核心传粉者，如熊蜂（*Bombus terrestris*），往往对同一化学胁迫表现出不同的敏感性（Jütte等，2023；Kokkas等，2025）。尽管在蜜蜂科内系统发育关系接近，这两个物种表现出不同的生活史，从群体规模、多年生性到觅食生态学（Goulson，2010；Sadd等，2015），这可能塑造了它们的能量分配和异物防御策略。然而，这些与物种相关的应激反应的分子和生理基础仍然 largely 未知。这一空白对于除草剂尤为关键，因为除草剂传统上比杀虫剂受到更少的机制审查。这一监管数据空白对于甲草胺尤其令人担忧，甲草胺是一种广泛用于块茎和豆科作物种植的三嗪酮类除草剂。非靶标传粉者可通过摄入受污染的蜜和花粉、施用过程中接触喷雾漂移、采集处理过的植物上的叶面滴液等方式暴露于甲草胺。尽管基于急性死亡率试验（LD50 > 100 μg/蜜蜂），甲草胺被归类为中等毒性，但新兴证据揭示它可在非靶标动物中引起全身性生理紊乱（Vommaro等，2025）。此外，欧洲食品安全局（EFSA）在2023年同行评审中得出结论，现有数据不足以排除甲草胺代表用途对蜜蜂的高风险，导致其未获欧盟批准（欧洲食品安全局（EFSA），2023）。值得注意的是，甲草胺残留已在蜜蜂花粉和蜂蜡中检测到，浓度高达4.7 ng/g（Nassar等，2024），证实传粉者通过受污染的蜂产品暴露于该除草剂。尽管存在这些监管信号，尚无研究系统地评估甲草胺对蜜蜂的亚致死分子和代谢效应。解决传粉者敏感性差异需要将焦点从孤立的宿主基因转向整个整体共生体。解毒是一个协调的、多层次的生理过程。虽然蜜蜂拥有相对较小的经典解毒基因库，熊蜂则表现出不同的代谢灵活性（Manjon等，2018）。此外，成功的外源物清除不仅需要强有力的I相和II相酶活性，还需要稳定的能量辅因子供应。蜜蜂肠道微生物群处于这一代谢界面的核心位置，它是一个进化上保守的群落，调节宿主免疫、中肠屏障完整性和营养吸收（Nicholson等，2012；Kwong和Moran，2016）。农药诱导的菌群失调可以作为宿主衰退的主要驱动因素，或者相反地刺激赋予宿主韧性的微生物代谢适应（Liu等，2022）。然而，除草剂诱导的菌群失调与宿主代谢能力之间的相互作用模式仍未解决。具体而言，在急性胁迫下，微生物分类结构和功能能力的变化如何与宿主中肠病理和解毒效率相关联仍然不清楚。为阐明这种与物种相关的敏感性的机制基础，我们使用亚致死甲草胺暴露作为胁迫模型，设计了一个整合的多组学框架。我们首先量化了生理终点，包括蔗糖消耗和中肠组织病理学，以评估行为和组织层面的影响。然后我们测量了I相（P450）和II相（GST）酶活性作为解毒能力的指标。通过将宿主转录组学与非靶向代谢组学相结合，我们旨在揭示与这些酶表型相关的调控逻辑和能量约束。最后，我们部署了肠道宏基因组测序，以确定微生物组是表现出结构脆弱性还是功能可塑性。通过整合宿主生理数据与跨界组学概况，我们旨在 delineate 基线代谢能力和宿主-微生物组相互作用如何塑造这些核心传粉者的不同毒理学轨迹，为多物种风险评估提供可检验的分子框架。虽然这种两种物种的比较无法捕捉传粉者反应的全部多样性，但它提供了一个可以在更广泛物种中检验的机制框架。**章节摘要****甲草胺**甲草胺（MET，CAS：21087-64-9，纯度 ≥ 99%）购自Sigma-Aldrich（美国密苏里州圣路易斯）。使用二甲基亚砜（DMSO，纯度 ≥ 99.9%）配制储备液。含0、6和30 mg/kg MET的测试溶液通过将储备液稀释于含0.1% DMSO（v/v）的50%（w/v）蔗糖水溶液中新鲜配制。溶剂对照由0.1% DMSO的50%蔗糖（w/v）溶液组成。MET浓度对应推荐田间施用量的1%和5%。**亚致死暴露诱导摄食抑制但存活保持稳定**10天亚致死MET暴露（6和30 mg/kg）未在任一物种中引起显著死亡率或体重下降（图1A–D）。然而，这种表型稳定性伴随着摄食改变。30 mg/kg时两种物种的蔗糖消耗均显著降低（*P* < 0.05），这一现象此前与传粉者感觉或奖励途径中的化学干扰相关（Hu等，2025；Kessler等，2015）。蜜蜂的每日消耗量……**结论**我们的多组学分析揭示蜜蜂和熊蜂对亚致死MET暴露的反应通过不同的生理和微生物策略。蜜蜂表现出代谢损伤的分子特征，以抑制的酶活性、辅因子途径紊乱和并发的结构性菌群失调为特征。相比之下，熊蜂表现出保守的生理韧性，在维持微生物结构稳定性的同时表现出功能性代谢……**CRediT作者贡献声明****Yang Yang：** 撰写原始草稿、可视化、正式分析、数据整理。**Haitao Yu：** 监督、方法学、概念化。**Jiasen Wang：** 方法学、正式分析、数据整理。**Sa Yang：** 方法学、正式分析、数据整理、概念化。**Jincai Han：** 正式分析、数据整理、概念化。**Wenyong Jin：** 正式分析、数据整理、概念化。**Dingfeng Luo：** 方法学、正式分析、概念化。**Shangfeng Zhou：** 方法学、正式……**利益冲突声明**作者声明没有已知的竞争性经济利益或个人关系可能影响论文中报告的工作。**致谢**本工作得到中国国家重点研发计划（2023YFD1401100）、国家自然科学基金（32502547）、湖南省农业科技创新计划项目（2026CX01）、岳麓山实验室人才计划（2025RC2127）、甘肃省农业科学院重点研发项目（2024GAAS19）（食品来源生物农药柚皮素的研发与应用）和河北省科技研究项目的资助。Yang Yang | Haitao Yu | Jiasen Wang | Sa Yang | Jincai Han | Wenyong Jin | Dingfeng Luo | Shangfeng Zhou | Changsheng Ma