有机硅表面活性剂 Silwet L-77 的亚致死效应及其与噻虫嗪和氟啶虫胺腈的相互作用对蜜蜂 (Apis mellifera) 味觉反应性和嗅觉学习的影响

《Environmental Pollution》：Sublethal effects of the organosilicone surfactant Silwet L-77 and its interactions with acetamiprid and sulfoxaflor on honeybee ( Apis mellifera) gustatory responsiveness and olfactory learning

　　

剂量-反应喂食法用于测试单一化合物及增效剂-杀虫剂混合制剂
• 硅酮增效剂L-77和氟啶脲单用时显著降低了蜜蜂的味觉反应
• 硅酮增效剂L-77、乙酰虫腈和氟啶脲单用时对联想学习的影响较弱
• 90分钟短期记忆保持未受显著影响
• 未发现增效剂-杀虫剂混合制剂存在显著的交互效应

引言

农化产品的大规模应用已被确认为导致传粉昆虫令人担忧的种群数量下降的关键因素之一，与栖息地丧失、气候变化和新兴病原体的传播共同作用（例如 Dicks et al., 2021; Goulson et al., 2015; Potts et al., 2010）。直到近十年前，新烟碱类杀虫剂在全球范围内的使用最为广泛，但它们对非靶标传粉昆虫（包括蜜蜂）的影响令人担忧，促使监管机构迅速采取行动（Dentzman et al., 2025; Simon-Delso et al., 2015）。这些内吸性化合物通过靶向昆虫中枢神经系统中的烟碱型乙酰胆碱受体（nAChRs），还对蜜蜂造成了亚致死效应，如认知障碍、觅食行为改变和繁殖力下降（例如 Mandal et al., 2026; Spence et al., 2026）。为减轻这些风险，欧盟（EU）禁止了包括吡虫啉在内的传统新烟碱类杀虫剂（EC, 2018a, b, c），以促进农业向"蜜蜂安全"替代品的转变，如乙酰虫腈（ACE，一种氰基取代的新烟碱类化合物）和氟啶脲（SFX，一种亚砜亚胺类化合物）。与传统新烟碱类杀虫剂相比，这些化合物对传粉昆虫（特别是蜜蜂）的急性毒性较低（例如 DesJardins et al., 2023; Mandal et al., 2026）。虽然这些法规使传统杀虫剂的使用量显著减少，但未受管制的化学替代品和了解较少的替代品的风险仍然存在（Gensch et al., 2024）。例如，SFX随后在欧盟被禁止在户外使用（EC, 2022）。

当前风险评估的一个主要局限在于依赖死亡率试验，而非将亚致死效应的评估纳入其中，而亚致死效应是长期可持续性的重要指标（Desneux et al., 2007; Tosi et al., 2022）。更为严重的是，有效成分很少单独施用。相反，它们通常与助制剂以桶混方式组合使用，包括硅酮增效剂如Silwet? L-77（SIL，又称"超级扩展剂"），用于增强农药的渗透性和药效（Mullin et al., 2016; Shannon et al., 2023; Straw et al., 2022）。尽管这些增效剂被标注为"惰性"，但它们的设计目的是降低表面张力，可能绕过保护性的表皮屏障和昆虫肠道上皮，从而可能与"安全"的农药产生意想不到的协同毒性（Shannon et al., 2023; Straw et al., 2022）。

利用触角伸展反应（PER）试验的经典条件反射方法已成为生态毒理学中评估蜜蜂（Apis mellifera L.，膜翅目：蜜蜂科）学习和记忆保持亚致死效应的金标准，因其具有高敏感性和可靠性（DesJardins et al., 2023; Matsumoto et al., 2012; Scheiner et al., 2013）。虽然大量研究表明传统新烟碱类杀虫剂（例如吡虫啉、噻虫嗪和噻虫胺）会显著损害认知功能，但乙酰虫腈的影响结果不一致（例如 DesJardins et al., 2023; Mandal et al., 2026; Simon-Delso et al., 2015）。例如，尽管证据表明乙酰虫腈作为纯物质（Aliouane et al., 2009; El Hassani et al., 2008）或商品制剂（Schuhmann and Scheiner, 2023）对蜜蜂采集工蜂的PER学习均无显著影响，但已有研究显示年轻工蜂的学习能力有所下降（Shi et al., 2019）。此外，乙酰虫腈已被证明可增加蜜蜂工蜂对蔗糖的敏感性（味觉反应）、损害记忆能力、降低归巢能力并改变觅食行为（El Hassani et al., 2008; Shi et al., 2019; Shi et al., 2020），但这些发现并未在其他研究中得到证实（Aliouane et al., 2009; Capela et al., 2022）。关于亚致死剂量氟啶脲的研究也表明蜜蜂的学习能力（Cartereau et al., 2022）和归巢能力（Capela et al., 2022）受到损害，而其他研究发现对蜜蜂或熊蜂的嗅觉学习无影响（Siviter et al., 2019; Vaughan et al., 2022）。虽然乙酰虫腈和氟啶脲单独使用可能危害较小，但存在相当大的风险，它们可能与喷施增效剂等农用化学品产生协同相互作用（例如 Chen et al., 2019; Straw et al., 2022; Wernecke et al., 2022）。尽管存在这一担忧，据我们所知，仅有一项研究探讨了常用喷施增效剂对蜜蜂嗅觉学习的影响。具体而言，Ciarlo et al.（2012）表明1%的Silwet? L-77、Dyne-Amic?、Syl-Tac?和Sylgard?在蔗糖溶液中会损害蜜蜂的PER学习和短期记忆保持。

为弥合关于在田间可能浓度下急性口服暴露于氟啶脲、乙酰虫腈、喷施增效剂及其混合制剂的知识空白，需要进一步关注以告知政策制定者。虽然PER学习和记忆保持试验标准化了农用化学品对蜜蜂认知亚致死效应的评估，但味觉反应评分（GRS）是一种经常被忽视的关键补充方法。事实上，蔗糖反应性为学习和觅食行为提供了基本见解（Scheiner et al., 2013）。例如，如果某种农药、表面活性剂或其相互作用掩盖了对食物的感知，则对学习的亚致死效应可能表现为觅食活动改变的下游结果。在本研究中，我们通过评估亚致死（田间相关）剂量下乙酰虫腈、氟啶脲及其与常用喷施增效剂Silwet? L-77相互作用对感觉感知和学习能力的影响来解决这一知识空白。我们采用纳入GRS和PER学习试验的剂量-反应框架，旨在回答以下研究问题：（1）Silwet? L-77（0.1%、0.5%、1%、2.5%）、乙酰虫腈（6 ng、30 ng、150 ng）和氟啶脲（3 ng、9 ng、27 ng）单一化合物口服暴露对蔗糖反应性和学习行为的急性效应是什么？（2）在潜在的田间相关剂量下（0.5%或1% Silwet? L-77与6 ng或30 ng乙酰虫腈，或3 ng或9 ng氟啶脲混合），增效剂-杀虫剂混合制剂是否存在急性交互效应？

片段摘要

实验概述

为测试硅酮增效剂L-77（SIL）及其与乙酰虫腈（ACE）和氟啶脲（SFX）的协同潜力对蜜蜂（Apis mellifera L.）的急性亚致死效应，我们共使用了来自四个有王蜂群的862只采集工蜂。每日实验流程概述见补充材料（图S1a）。简而言之，采集的蜜蜂被随机分配至两个连续组，第二组接受与第一组完全相同的实验程序，

死亡率

整个实验期间死亡率总体较低，855只个体中有15只（1.8%）蜜蜂死亡（表1）。尽管如此，各组间的总体死亡率存在显著差异（Fisher精确检验，含10,000次Monte Carlo模拟，p < 0.0001）。值得注意的是，接受27 ng SFX处理的个体中有25.0%（32只中有8只）在实验期间死亡，与合并对照组相比显著更高，对照组中仅0.6%（162只中有1只）个体死亡（成对Fisher精确检验

讨论

本研究为单一化合物（SIL、ACE和SFX）及增效剂-杀虫剂混合制剂（SIL-ACE和SFX）口服暴露对蜜蜂采集工蜂味觉反应性、PER学习表现和短期记忆的亚致死效应提供了初步证据，实验在标准化实验室条件下进行。虽然有机硅增效剂如SIL被广泛用于提高喷雾效率，并通过增加喷雾接触后的表皮渗透而带来直接风险（Mullin et al.,

结论

虽然我们未发现增效剂-杀虫剂混合制剂在感官认知水平上通过急性口服暴露产生协同效应，但这并不意味着喷施增效剂是"惰性"的。越来越多的证据表明，有机硅增效剂本身即可损害感觉感知和学习行为。因此，桶混制剂中的助制剂应在法规框架中予以考虑。除常规的急性死亡率和风险评估外，纳入感官认知试验

CRediT作者贡献声明

Maja Achatz：调查研究，数据整理。Nadine Benda：调查研究，数据整理。Magdalena M. Mair：撰写—审阅与编辑，方法论，概念化。Julia Osterman：撰写—审阅与编辑，方法论，概念化。Christoph Kurze：撰写—审阅与编辑，撰写—初稿，可视化，验证，指导，项目管理，方法论，调查研究，正式分析，数据整理，概念化

未引用参考文献

EC, 2018a; EC, 2018b; EC, 2018c.

伦理声明

本研究按照以下动物福利和/或报告指南进行：德国动物福利法（TierSchG）。无需伦理委员会批准。本研究按照德国动物福利法（TierSchG）关于进行昆虫实验的伦理规定进行。

数据可获取性声明

数据集以及用于统计分析和生成所有图表的所有R脚本可通过Zenodo仓库获取：https://doi.org/10.5281/zenodo.20233307。电子补充材料可在线获取。

伦理声明

本研究按照德国动物福利法（TierSchG）关于进行昆虫实验的伦理规定进行。

利益冲突

作者无利益冲突。

AI声明

我们使用了Gemini（Google, 2026）对我们的手稿进行校对，并在必要时进行了调整。我们对已发表论文的内容承担全部责任。

资助

本研究在没有第三方资金支持的情况下进行。

利益冲突声明

? 作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的经济利益/个人关系：Christoph Kurze报告设备、药品或物资由Momentive Performance Materials GmbH提供。如果有其他作者，他们声明没有已知的可能影响本文所述工作的经济利益或个人关系。

致谢

我们感谢Joachim Ruther教授提供氟啶脲并借给我们Syntech刺激控制器。我们感谢Momentive Performance Materials GmbH为本研究提供Silwet? L-77样品。我们还感谢三位匿名审稿人和编辑帮助我们提高手稿的整体质量。

Maja Achatz | Nadine Benda | Magdalena M. Mair | Julia Osterman | Christoph Kurze