# 中文标题 慢性暴露下关键杀虫剂危害参数比较揭示西方蜜蜂基因型特异的敏感性差异

《Environmental Chemistry and Ecotoxicology》：Comparison of hazard parameters of key insecticides after chronic exposure reveals genotype-specific variation in honey bees

　　

# 摘要翻译

在农业景观中，蜜蜂长期暴露于复杂的农药残留混合物之中。尽管蜜蜂具有重要的生态和经济价值，但农药暴露持续威胁其健康与生存。慢性亚致死剂量暴露可产生随时间累积的效应，而不同蜜蜂基因型对农药的解毒能力存在差异，这可能影响其慢性敏感性。然而，慢性暴露条件下基因型特异的效应在很大程度上仍未得到充分研究。本研究评估了三种常用商业杀虫剂制剂——氟吡呋喃酮（flupyradifurone，Sivanto? Prime）、高效氯氟氰菊酯（lambda-cyhalothrin，Karate Zeon?）和溴氰虫酰胺（cyantraniliprole，Minecto? One）——对五种西方蜜蜂（Apis mellifera L.）基因型（暗蜂、卡尼鄂拉蜂、意大利蜂、Buckfast蜂及Julius Kühn-Institut（JKI）本地种群）的慢性经口毒性。研究人员遵循经济合作与发展组织（OECD）TG 245指南开展了10天饲喂试验，并采用EFSA BRiSK框架下的GUTS（General Unified Threshold models for Survival）模型评估时间强化毒性（TRT）和快速作用毒性（FAT）。研究结果显示，慢性暴露揭示了显著的基因型特异差异，在所有受试杀虫剂中，卡尼鄂拉蜂（A. m. carnica）始终表现出最高的敏感性，这体现在最低的中位致死膳食剂量（LDD₅₀）、降低的存活率及升高的风险比上。暗蜂（A. m. mellifera）对高效氯氟氰菊酯和溴氰虫酰胺表现出最高的耐受性，而意大利蜂（A. m. ligustica）对氟吡呋喃酮表现出较高的耐受性。此外，BRiSK建模识别出基因型特异的TRT和FAT模式。基因型间及处理组间的摄食行为也存在显著差异，卡尼鄂拉蜂的摄食量始终最低。行为异常分析进一步揭示了基因型相关的变异，且不同杀虫剂和行为终点间的模式各异。这些发现强调，在进行农药毒性评估时，应考虑蜜蜂的遗传多样性以及慢性暴露终点，以确保对授粉昆虫实施更具保护性的风险评估。

# 论文解读文章

## 1. 研究背景与意义

蜜蜂（Apis mellifera L.）作为全球最具经济和生态重要意义的管理性传粉昆虫之一，在野生植物繁殖和百余种主要农作物的生产中发挥着关键作用。然而，农业生产中农药的广泛使用使得蜜蜂持续暴露于复杂的农药残留混合物中，这些残留物可通过叶面喷施、土壤转运及内吸进入花蜜和花粉等途径被蜜蜂摄入。相较于其他昆虫，蜜蜂解毒酶基因库相对有限，这可能解释了其对多种杀虫剂具有较高敏感性的原因。慢性亚致死剂量暴露可在长期内产生累积效应，相较于急性暴露，这种低剂量持续暴露模式更贴近田间真实场景，构成了更为微妙且更具现实意义的威胁。

目前，大多数实验室毒性评估仅依赖于急性毒性测试，难以捕捉延迟性反应如时间强化毒性（TRT），而关于慢性暴露下不同蜜蜂基因型间的敏感性差异研究极为匮乏。此外，绝大多数实验室毒性测试仅使用有效成分，忽视了商业制剂中助剂对毒性及生物可利用度的潜在修饰作用。基于上述知识缺口，本研究旨在通过涵盖多种基因型的慢性毒性测试，系统评估基因型变异在塑造蜜蜂对慢性杀虫剂暴露敏感性中的作用，为授粉昆虫风险评估中基因型特异性变异的表征提供科学依据。

## 2. 研究设计与技术方法

研究人员从商业养蜂场获取了经遗传验证的纯种蜂王，涵盖暗蜂（A. m. mellifera）、卡尼鄂拉蜂（A. m. carnica）、意大利蜂（A. m. ligustica）和Buckfast蜂，另取Julius Kühn-Institut（JKI）本地的卡尼鄂拉蜂与Buckfast蜂杂交混合种群。实验按照OECD TG 245指南开展10天慢性经口毒性试验，每种基因型使用240只新羽化工蜂，分为5个浓度处理组和1个阴性对照组，每组4个重复。测试的三种商业杀虫剂制剂分别为含氟吡呋喃酮的Sivanto? Prime、含高效氯氟氰菊酯的Karate Zeon?和含溴氰虫酰胺的Minecto? One，同时以乐果（dimethoate）作为阳性对照。研究采用非线性剂量-反应模型估算中位致死浓度（LC₅₀）和中位致死膳食剂量（LDD₅₀），通过生存分析构建Kaplan-Meier生存曲线并拟合Cox比例风险模型。此外，研究人员应用EFSA BRiSK工具中的GUTS模型评估TRT和快速作用毒性（FAT），并辅以摄食量监测和行为异常分类记录。

## 3. 主要研究结果

### 3.1 致死剂量与生存分析

氟吡呋喃酮（Sivanto? Prime）暴露下，卡尼鄂拉蜂的LDD₅₀最低（405.06 ng a.i./bee/day），显著低于其他四种基因型；在最高测试浓度下，卡尼鄂拉蜂在10天内达到100%死亡率。Cox比例风险分析显示卡尼鄂拉蜂相对暗蜂具有显著更高的风险比。

高效氯氟氰菊酯（Karate Zeon?）同样显示卡尼鄂拉蜂具有最低的LDD₅₀（64.20 ng a.i./bee/day），而暗蜂因死亡率极低导致LDD₅₀估计值异常巨大。暗蜂在最高浓度下仍维持90%的存活概率，卡尼鄂拉蜂的存活率仅为2.5%，中位生存时间仅3.5天。

溴氰虫酰胺（Minecto? One）的LDD₅₀同样呈现显著的基因型差异，卡尼鄂拉蜂最低（21.98 ng a.i./bee/day），暗蜂最高（232.86 ng a.i./bee/day），两者相差约10倍。暗蜂在最高浓度下的生存概率为57.5%，远高于其他基因型。

乐果阳性对照组中，所有基因型在6天内均达到100%死亡率，符合OECD TG 245的验证标准，但高死亡率导致无法可靠估算LDD₅₀。

### 3.2 时间强化毒性（TRT）与快速作用毒性（FAT）

TRT和FAT评估结果显示，不同杀虫剂在不同基因型中呈现特异的时间毒性模式。氟吡呋喃酮仅在Buckfast蜂中显现TRT，且所有基因型均未表现出FAT。高效氯氟氰菊酯仅在暗蜂中显现TRT，但需要说明的是暗蜂的TRT评估因最大剂量下死亡率不足而采用了替代的log-logistic剂量-反应模型而非GUTS模型；FAT仅在Buckfast蜂中显现。溴氰虫酰胺仅在卡尼鄂拉蜂中显现TRT，且所有基因型中均未观察到FAT。

### 3.3 摄食模式

对照组中，五种基因型的平均摄食量存在显著差异，卡尼鄂拉蜂最低（22.5 mg/bee/day），意大利蜂最高（39.5 mg/bee/day）。值得注意的是，在全部三种杀虫剂处理下，卡尼鄂拉蜂始终表现出最低的摄食量，且与其他基因型的差异达到显著水平。较高浓度总体上与摄食量降低相关。线性混合效应模型显示，笼间变异在不同基因型-杀虫剂组合间存在差异，意大利蜂暴露于高效氯氟氰菊酯时的笼间变异最大。时间趋势分析显示，部分组合的摄食量随暴露时间呈显著变化。

### 3.4 行为异常

行为异常分析涵盖受影响（affected）、淡漠（apathy）、痉挛（cramps）和濒死（moribund）四类。氟吡呋喃酮处理下，第1天的受影响行为和第4天的痉挛行为呈现显著的基因型效应。高效氯氟氰菊酯处理下，第1天受影响行为和第5天痉挛行为存在显著基因型差异。溴氰虫酰胺处理下，四类行为终点均呈现显著的基因型效应。

## 4. 讨论与结论

本研究首次对多种蜜蜂基因型进行系统的慢性经口毒性比较。研究发现卡尼鄂拉蜂在三种受试杀虫剂中始终表现出最高的敏感性，而暗蜂对高效氯氟氰菊酯和溴氰虫酰胺具有最高的耐受性。摄食行为的基因型差异可能对毒性表现产生调节作用，但营养储备、代谢功能与解毒活性未被直接测定，尚无法确定摄食减少是否直接导致敏感性增高。此外，蛋白质缺乏的饲养条件可能影响蜜蜂的解毒能力，且不同基因型的生理响应可能不同，这一因素值得后续研究关注。

在急性毒性研究基础上，本研究进一步揭示慢性暴露下的敏感性排序与急性暴露结果存在一致性，但氟吡呋喃酮仅在Buckfast蜂中触发TRT，提示高急性耐受并不等同于慢性风险低。这些发现表明仅依赖急性毒性终点可能低估长期风险，将慢性终点纳入农药风险评估框架具有重要的监管意义。值得注意的是，本实验采用商业制剂而非纯有效成分，助剂的存在可能修饰毒性动力学，这一设计提高了结果的现实相关性，但也在与纯有效成分研究比较时需要谨慎。

研究结论明确指出，慢性毒性在不同基因型间存在显著差异，卡尼鄂拉蜂展现出一致的更高敏感性；摄食量方面卡尼鄂拉蜂始终最低；行为异常亦呈现杀虫剂依赖的基因型相关变异；TRT和FAT的表达模式因杀虫剂和基因型而异。本研究的发现支持在农药风险评估中整合慢性毒性终点与急性指标的必要性，鉴于不同蜜蜂亚种在欧洲的分布和适应性存在差异，观察到的基因型水平慢性敏感性变异对当前环境风险评估体系具有直接参考价值。但研究结果基于受控实验室条件，尚需通过半田间和田间试验及更广泛的基因型覆盖来验证其环境相关性。