镉和铅对柞蚕（*Antheraea mylitta*）生长、生化反应及茧品质的毒理学效应

《The Journal of Basic and Applied Zoology》：Toxicological effects of cadmium and lead on growth, biochemical responses, and cocoon quality in tasar silkworm (Antheraea mylitta)

　　

背景：镉（Cd）和铅（Pb）是普遍存在的环境污染物，已知会在陆地生态系统中积累并进入食物链，对具有经济重要性的昆虫构成显著风险。在养蚕业中，家蚕通过受污染的寄主植物特别容易暴露于重金属，这可能损害其生长、代谢和丝产量。*Antheraea mylitta* 是一种重要的野生产丝昆虫，对环境胁迫高度敏感，但关于其对重金属毒性反应的信息有限。因此，本研究旨在评估 Cd 和 Pb 对 *A. mylitta* 家蚕的形态、生化及茧品质参数的影响。结果：研究人员将 *A. mylitta* 的 5 龄幼虫饲喂以补充了微量元素 Cd 和 Pb 的 *Terminalia arjuna* 叶片，持续 7 天。实验动物包括对照组（第 I 组：未暴露于 Cd 和 Pb）和所有处理组（第 II、III 和 IV 组），分别暴露于 0.1 ppm、1 ppm 和 10 ppm 浓度的 Cd 和 Pb。与对照组相比，在形态指标（包括幼虫体长和体重）中观察到剂量依赖性变化，并伴有明显的颜色变化。生化分析显示，蛋白质和碳水化合物含量显著降低（*p* ≤ 0.05），而过氧化氢酶（catalase）活性在处理组中表现出与应激相关的变异。茧品质参数，如茧重、茧壳重和茧壳率，在较高浓度（1 和 10 ppm）下也显著降低。结论：结果提示，Cd 和 Pb 对 *A. mylitta* 的生长、生化指标和茧品质具有浓度依赖性的显著影响。这些结果揭示了在污染环境条件下重金属污染对柞蚕养殖的潜在风险。

**论文解读：镉和铅对柞蚕（*Antheraea mylitta*）生长、生化反应及茧品质的毒理学效应**

**研究背景与问题**
随着人类和工业活动的扩张，重金属污染问题日益严峻。废弃矿区是主要污染源之一，持续向空气、土壤和水体释放有毒金属。镉（Cd）和铅（Pb）因其持久性、不可生物降解性及在食物链中的生物富集趋势而备受关注，对生态系统和生物体具有毒性、致突变性和致癌性风险。在养蚕业中，家蚕在自然条件下饲养，直接通过寄主植物暴露于污染物。印度柞蚕丝占全国总丝产量的约4.6%（2024–2025年），是支撑农村和部落社区生计的森林经济体系。然而，柞蚕对天然寄主植物的依赖性增加了其暴露于环境污染物（包括 Cd 和 Pb）的风险。已有研究表明，通过合成饲料摄入 Cd 和 Pb 会影响家蚕（*Bombyx mori*）的发育和生长，但关于 Cd 和 Pb 对柞蚕（*Antheraea mylitta*）存活、生长和生理的影响信息极为有限。因此，本研究旨在通过评估第五龄幼虫的形态特征、生化参数和茧品质，系统评价 Cd 和 Pb 的毒性效应，并与以往研究进行比较，以理解重金属对该物种的相对毒性影响。

**研究内容与意义**
研究人员针对柞蚕（*A. mylitta*）的 Daba（二化性）生态型，设置了7个实验组（1个对照组和6个处理组），每组15只5龄幼虫。处理组分别暴露于0.1 ppm、1 ppm和10 ppm浓度的Cd和Pb，采用叶片喷洒法模拟田间暴露条件，持续7天直至幼虫结茧。研究重点评估了幼虫体重、体长、颜色变化、血淋巴及组织（丝腺和中肠）的蛋白质和碳水化合物含量、过氧化氢酶（catalase，CAT）活性，以及茧重、茧壳重和茧壳率。该研究的意义在于填补了重金属对柞蚕毒性影响的空白，为理解污染环境下柞蚕养殖的风险提供了科学依据，并为制定重金属污染缓解策略提供了数据支持。论文发表在《The Journal of Basic and Applied Zoology》。

**关键技术与方法**
主要技术方法包括：采用叶片喷洒法模拟重金属暴露，以寄主植物 *Terminalia arjuna* 叶片为载体，添加不同浓度（0.1、1、10 ppm）的Cd和Pb；通过称重法和长度测量法（配合线程法）进行形态学表征；使用Lowry法测定总蛋白，蒽酮试剂法测定总碳水化合物，Aebi法测定过氧化氢酶活性；利用统计分析（单因素方差分析，ANOVA，*p* ≤ 0.05）比较组间差异。样本来源为柞蚕（*A. mylitta*）Daba生态型，幼虫随机分组以最小化选择偏倚。

**研究结果**
- **幼虫体重**：暴露于Cd和Pb后，幼虫平均体重呈剂量依赖性显著下降。对照组平均体重为22.356 ± 1.367 g，在10 ppm Cd处理下降至18.519 ± 0.591 g，在10 ppm Pb处理下降至18.540 ± 1.391 g。
- **幼虫体长与颜色**：幼虫平均体长从对照组的10.080 ± 0.487 cm持续下降，在10 ppm Cd和Pb处理下分别降至8.130 ± 0.208 cm和8.080 ± 0.333 cm。在低浓度（0.1 ppm）下幼虫保持绿色，但在10 ppm时腹部足部变黑，表明重金属诱导的氧化应激导致色素代谢紊乱。
- **茧品质**：茧重和茧壳重均随Cd和Pb浓度升高而降低。对照组茧重为10.728 ± 0.471 g，在10 ppm Cd和Pb处理下分别降至8.835 ± 0.189 g和8.522 ± 0.271 g。茧壳率（%）从对照组的15.303 ± 1.114显著下降，在10 ppm Cd和Pb处理下分别降至9.420 ± 3.639和10.721 ± 2.129。
- **生化分析**：血淋巴总蛋白含量从对照组的1.855 ± 0.123 mg/ml（Cd对照）和1.887 ± 0.097 mg/ml（Pb对照）在10 ppm处理下分别降至1.105 ± 0.121 mg/ml和1.168 ± 0.075 mg/ml。血淋巴总碳水化合物含量从对照组的3.581 ± 0.045 mg/ml在10 ppm Cd和Pb处理下分别降至2.886 ± 0.016 mg/ml和3.034 ± 0.046 mg/ml。在丝腺和中肠组织中，总蛋白含量也显著下降，例如在10 ppm Cd处理下，丝腺蛋白从6.211 ± 0.040 mg/100 mg降至3.876 ± 0.042 mg/100 mg，中肠蛋白从6.492 ± 0.016 mg/100 mg降至5.149 ± 0.029 mg/100 mg。
- **过氧化氢酶（CAT）活性**：丝腺中的CAT活性呈剂量依赖性下降，对照组为19.24 ± 0.63 nkat/mg，在10 ppm Cd和Pb处理下分别降至7.68 ± 0.06 nkat/mg和7.59 ± 0.92 nkat/mg。中肠中的CAT活性在Cd暴露下表现出适应性反应：在1 ppm时显著下降至8.76 ± 0.11 nkat/mg，但在10 ppm时部分恢复至10.96 ± 1.20 nkat/mg；而Pb暴露下中肠CAT活性持续下降，从对照组的12.61 ± 0.89 nkat/mg降至10 ppm时的7.73 ± 1.04 nkat/mg。

**讨论与结论**
讨论部分指出，重金属（尤其是Cd和Pb）通过抑制消化酶活性、干扰营养吸收、破坏激素平衡（如保幼激素和蜕皮激素）以及诱导氧化应激，导致幼虫生长迟缓、茧品质下降。蛋白质和碳水化合物含量的降低可能源于重金属诱导的蛋白质水解增强或合成抑制，而CAT活性的变化反映了氧化应激与抗氧化防御之间的动态平衡。高浓度下CAT活性抑制导致活性氧（ROS）积累，进而引发脂质过氧化、蛋白质和DNA损伤。结论部分翻译如下：
当前研究提供了证据表明，浓度为0.1、1和10 ppm的Cd和Pb暴露会诱导*Antheraea mylitta*出现显著的生化、形态和茧品质变化。这些重金属处理导致柞蚕生化参数发生显著改变，最终产生低质量的柞蚕丝。因此，工业区域的柞蚕养殖可能受到不利影响，导致生产出次品柞蚕丝产品。这些结果强调了解决和减轻重金属污染以保护柞蚕丝生产健康和质量的重要性。监测和定期评估环境及家蚕体内的重金属水平有助于了解污染程度及其对这些珍贵昆虫的潜在影响。