不育昆虫技术：探究幼虫饲料与电离辐射对蚊类细菌微生物群的影响

《Insects》：Sterile Insect Technique: Investigating the Impact of Larval Diet and Ionizing Radiation on the Mosquito Bacterial Microbiota

　　

由于蚊类杀虫剂抗性增强，亟需新型种群控制方法。不育昆虫技术（SIT）是一种依赖辐射不育雄蚊的潜在替代手段，不育雄蚊与野生雄蚊竞争交配野生雌蚊，使产下不孵化卵以降低种群，但不育雄蚊适合度低于野生雄蚊，而细菌微生物群影响蚊类适合度。研究人员假设幼虫饲料与电离辐射改变埃及伊蚊（Aedes aegypti）不育雄蚊细菌微生物群，并探究幼虫饲料改变电离辐射对成蚊微生物群效应的机制。研究中幼虫饲喂商品化猫粮或鱼粮，蛹期接受50 Gy X射线辐照，辐照后3天取雄蚊腹部提取DNA，采用16S rRNA测序分析微生物群组成、丰度与多样性。结果显示幼虫饲料影响成蚊雄蚊细菌微生物群，并改变电离辐射对细菌微生物群的作用，首次在蚊类中证实幼虫饲料可调控电离辐射对成蚊微生物群的影响。

研究背景方面，百余年来水源清理与化学杀虫剂是蚊控主要手段，但容器积水等微小孳生地难以彻底清除，且关键媒介蚊种对有机磷、拟除虫菊酯等产生高水平抗性，DDT等有机氯农药因环境残留与脱靶效应被限用，集成蚊媒管理（IMM）虽整合生物防治与释放改性蚊等策略，但不育昆虫技术（SIT）在向量蚊应用中仍受限于雄性辐射后体细胞DNA损伤引发的辐射病与交配竞争力下降。已知电离辐射可改变动物微生物群多样性，而蚊类微生物群经跨龄传播参与幼虫发育、成蚊适合度及媒介能力，故研究人员提出幼虫饲料与电离辐射共同塑造埃及伊蚊（Aedes aegypti）雄蚊腹部细菌微生物群。

主要关键技术方法上，研究人员使用佐治亚大学实验室（UGAL）株埃及伊蚊，幼虫分别饲喂Special Kitty猫粮或TetraMin鱼粮，化蛹24–36小时后对晚蛹以MultiRad350 X射线仪施以50 Gy电离辐射（对照仅入舱不曝光），辐照后3天解剖雄蚊腹部并经表面乙醇消毒后采用DNeasy PowerSoil Pro Kit提取DNA；扩增子测序选用原核16S V4区引物515F/806R在Illumina NovaSeq平台扩增；生物信息学以Trimmomatic去接头，Kraken2比对Greengene数据库、Bracken估算门/科/属丰度，α多样性用Shannon指数与Berger–Parker（BP）优势度指数，β多样性用Bray–Curtis相异度与非度量多维尺度（NMDS）分析，统计采用双因素ANOVA与Tukey HSD检验。

研究结果部分，3.1节“采自不同幼虫饲料与辐照状态成雄埃及伊蚊腹部的细菌分类”中，16个样本共6316058条序列，优势门为变形菌门（Proteobacteria，77.01%）、拟杆菌门（Bacteroidetes，17.42%）、放线菌门（Actinobacteria，3.39%）与厚壁菌门（Firmicutes，1.40%），假单胞菌科（Pseudomonadaceae）为最丰家族（47.79%），仅猫粮辐照组例外；3.2节“幼虫饲料与电离辐射处理影响细菌丰富度与多样性”中，双因素ANOVA显示饲料（F=12.06，p=0.0052）与辐照（F=17.10，p=0.0017）均独立降低Shannon多样性且无交互作用，猫粮对照Shannon最高（1.45）而BP优势度最低（0.460），鱼粮辐照组BP达0.900，NMDS显示四组群落分离；3.3节“幼虫饲料与辐照状态塑造细菌属级组成”中，假单胞菌属（Pseudomonas）占26.3%–68.2%，伊丽莎白金菌属（Elizabethkingia）在猫粮辐照组升至31.0%，不动杆菌属（Acinetobacter）辐照后富集（猫粮8.6%→11.6%，鱼粮3.2%→13.0%）；3.4节“两种饲料成分与营养差异”中，猫粮粗蛋白≥33%、粗纤维≤4%，鱼粮粗蛋白≥43%、粗纤维≤1.5%，猫粮共享鱼粮半数成分且纤维更高。

讨论部分总结，研究人员指出蚊类微生物群经跨龄传播已被证实，本研究首次在埃及伊蚊雄蚊腹部证明幼虫饲料改变电离辐射微生物群效应，变形菌门与拟杆菌门在两类饲料辐照后呈相反趋势，猫粮较高粗纤维可能类比人肠菌维持多样性机制，未来应纳入FAO/IAEA金枪鱼粉标准饲料与益生菌补充，并以交配适合度验证“辐照前后微生物群波动小则不育雄蚊适合度高”假说。结论部分译为：特定幼虫饲料会改变电离辐射对成雄埃及伊蚊细菌微生物群的作用，幼虫饲料直接影响成蚊微生物群，该发现填补辐照影响蚊类微生物群文献空白，提示幼虫饲料是SIT框架下需深入研究的变量。论文发表于《Insects》。