二溴奎宁在水生除草剂中的毒理学评价：以 Aedes albopictus（Skuse, 1895）发育阶段为对象的研究

《Journal of Asia-Pacific Entomology》：Toxicological evaluation of the aquatic herbicide diquat dibromide in the developmental stages of Aedes albopictus (Skuse, 1895)

　　

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  敌草快破坏了卵的超微形态，减少了表面积并导致Aedes albopictus无法存活。
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  接触敌草快后，Ae. albopictus的繁殖成功率大幅下降。
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  敌草快导致幼虫畸形、表皮损伤以及中肠、马氏管和脑组织的退化。
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  卵外壳的形态测量和组织学检查显示面积减少和浓度依赖性变化。
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  敌草快对非目标水生昆虫构成生态风险，突显了进行风险评估的必要性。

引言

近年来，农用化学品的使用大幅增加，2023 年全球农药消耗量（以活性成分计）达到约 373 万吨（FAO, 2025）。在农药中，除草剂（weedcidss）占全球农药使用量的近 60%（Mohamed 等，2016）。几种合成除草剂在全球范围内被广泛使用，包括草甘膦、百草枯、敌草快、2,4-滴和阿特拉津（Adegaye 等，2023；Wang 等，2024）。然而，由于草甘膦对动物和生态系统有严重的不良影响，已在许多国家被禁用（Gandhi 等，2021；Kudsk 和 Mathiassen, 2020）。此外，除草剂的使用具有各种环境影响，包括除草剂通过侵蚀、淋溶和喷雾漂移持续进入水体（Vonk 和 Kraak, 2020）。了解除草剂的理化性质对于评估其对陆地和水生生态系统的影响至关重要（Mendes 等，2019）。

除草剂化学品会影响昆虫的行为、繁殖、分子生理学和发育。昆虫在直接暴露于除草剂时面临较高的死亡率，表现出比杀菌剂、杀蜗牛剂和杀螨剂更致命的致死和亚致死效应（Croft, 1990；Kraus 和 Stout, 2019）。敌草快（敌草快二溴化物）是一种高度水溶性的除草剂，在水中的半衰期约为 150 天。它在美国、加拿大、新西兰、巴西、墨西哥、印度和中国被广泛用作除草剂，其中印度和中国是用于控制水生杂草和漂浮植物（如Eichhornia、Elodea、Egeria、角苔和某些沉水藻）的最大消费国（Wojeck 等，1983）。

由于百草枯对人类健康的风险更大，敌草快已出现在某些农业应用作为百草枯的替代品中。虽然敌草快被认为比百草枯毒性低，但人们仍然担心其可能破坏氧化还原稳态，特别是在水生生物中（Jones 和 Vale, 2000）。由于其高氧化还原电位，这一过程比许多其他除草剂更为明显。氧化还原循环产生自由基物种 DQ⁺• 和超氧阴离子（O?•^?），促进铁蛋白中铁的释放及其从三价铁（Fe³⁺）还原为二价铁（Fe²⁺）形式。Fe²⁺随后催化芬顿反应，从过氧化氢（H?O?）产生高反应性的羟基自由基（HO•），导致广泛的生物分子损伤（Magalh?es 等，2018）。虽然其在植物中的作用机制已得到充分表征，但敌草快暴露在水生昆虫和其他非目标无脊椎动物中的生物效应和机制，特别是对水生双翅目物种的发育和生理影响，仍然知之甚少。早期的研究主要考察了敌草快在甲壳类动物、软体动物和浮游动物中的毒性（Bouétard 等，2013；Crosby 和 Tucker, 1966；Wilson 和 Bond, 1969），但对水生双翅目物种的发育和生理影响仍然大多未被探索。

包括溪流、河流、池塘和水渠在内的淡水流水和静水栖息地支持着多样的水生昆虫幼虫，特别是来自双翅目、蜉蝣目、襀翅目和毛翅目的昆虫（Katagi 和 Tanaka, 2016）。其中，不吸血摇蚊Chironomus幼虫被广泛用作毒理学风险评估的模式生物，因为它们在实验室条件下对环境污染物具有高敏感性（Khandagale 等，2026）。同样，蚊子幼虫也是生态毒理学研究的合适模型，因为它们发育于水生栖息地，其未成熟阶段持续暴露于溶解的污染物中，具有快速的生活周期，易于培养，基因组表征良好，并且是评估水生污染物生态效应时环境干扰的敏感指标。此外，研究表明，水污染直接影响蚊子幼虫种群的多样性、分布和丰度，突显了它们作为水生生态系统健康指标的潜力（Clements 和 Kiffney, 1994；Coluzzi, 1993；El-Sheikh 等，2010）。

Aedes albopictus (Skuse, 1895)（双翅目：蚊科），俗称亚洲虎蚊，是多种虫媒病毒疾病的主要媒介，包括登革热、基孔肯雅热、寨卡病毒病和东部马脑炎。其高度的生态适应性、快速的繁殖能力以及对Aedes aegypti的竞争优势使其得以在多种地理区域广泛建立（Ngoagouni 等，2015；Yang 等，2021）。该物种在各种天然和人工储水栖息地中繁殖，其中许多容易受到农业径流和农用化学品的污染。因此，了解环境除草剂对蚊子发育的影响对于阐明其生态学和评估其对非目标水生昆虫构成的生态风险至关重要。虽然农用化学品的杀虫效应已得到大量关注，但除草剂对蚊子种群的影响仍相对缺乏研究。这一知识空白在广泛使用的联吡啶类除草剂敌草快上尤为明显，其环境释放量的增加引发了人们对其潜在非目标生物效应的担忧。

迄今为止，对敌草快毒性的调查主要集中在其他水生无脊椎动物上，包括钩虾、蜉蝣、毛翅目昆虫、蜻蜓、豆娘、水蚤和淡水螺（Bouétard 等，2013；Cuhra 等，2013；Janssens 和 Stoks, 2012；Wilson 和 Bond, 1969；Zilnik 等，2023）。因此，需要进一步的研究以阐明其对蚊子生存、发育、生理及最终媒介能力的潜在影响。栖息于受农用化学品污染环境中的蚊子可能会经历对生存、繁殖力、成虫体型和发育时间的直接和间接影响（Morris 等，2016）。先前的研究表明，草甘膦和阿特拉津等除草剂会影响Ae. aegypti和Ae. albopictus的种群动态、幼虫发育和成虫性别比（Bara 等，2014；Sérandour 等，2011）。支持多样蚊子种群的天然湿地和其他淡水栖息地经常暴露于含有除草剂的农业径流中（Sch?fer 等，2004）。在这些除草剂中，敌草快在水生和农业环境中被广泛使用。其大量使用增加了通过径流和淋溶污染蚊子繁殖栖息地的可能性。

在此背景下，本研究采用Ae. albopictus作为模式物种，调查敌草快对关键生活史特征的亚致死效应。我们假设暴露于敌草快将通过改变卵孵化率、繁殖能力、卵超微结构和幼虫组织完整性，从而对蚊子的发育、生存和繁殖产生不利影响。通过将结构改变与生理和繁殖损伤联系起来，本研究提供了对敌草快诱导毒性的综合评估，并有助于更好地理解水生除草剂对非目标淡水昆虫构成的生态风险。

章节摘要

蚊虫饲养与维护

从野外收集蚊子幼虫，并通过印度喀拉拉邦特里凡得琅拉吉夫·甘地生物技术中心（RGCB）的线粒体 COX I 条形码技术确认物种鉴定。使用 NCBI BLAST 分析序列相似性来确认物种。蚊子在 30 × 30 × 30 厘米的木制蚊笼中饲养，温度保持在 24 ± 2 °C，光/暗周期为 14:10，且无化学暴露。当蚊子羽化时，成虫被提供食物

杀卵生物测定

杀卵活性生物测定表明，在 0.008 ppm 浓度下，72 小时内发生了 50% 的卵死亡率（表 1）。数据显示，敌草快对Ae. albopictus卵的杀卵活性呈剂量依赖性增加。其中估计斜率为 0.604（SE = 0.049；95% CI: 0.507–0.700；P < 0.001），截距为 1.260（SE = 0.085；95% CI: 1.175–1.346；P < 0.001）。拟合优度显著性水平低于 0.150，因此 SPSS 应用了异质性因子

讨论

近年来，外源化合物向环境中的释放加剧。这些化学品对人体健康的影响已得到彻底研究。然而，关于其对昆虫种群影响的详细研究很少（Riaz 等，2009）。本研究调查了敌草快对一种重要的蚊子媒介物种及其发育的影响。蚊子幼虫广泛暴露于农用化学品（如除草剂）中，而我们对这些化学品的理解

结论

关于除草剂对蚊子的毒性影响的研究很少。敌草快二溴化物可以在Ae. albopictus蚊子中引起致死效应，如幼虫死亡、形态畸形、卵孵化率抑制、幼虫细胞退化、卵表面结构破坏等。暴露于处理组的四龄幼虫导致成年雌蚊产卵减少，并显示出生育力和多产性的降低。这种处理还损害了整体繁殖

CRediT 作者贡献声明

Anusruthi Ramakrishnan：撰写 – 原稿，软件，资源，方法学，调查，资金获取，正式分析，数据管理，概念化。E.M. Manogem：撰写 – 审阅与编辑，验证，监督，概念化。

资金信息

这项工作得到了大学拨款委员会（UGC）（UGC 参考号：485/ (CSIR-UGC NET JUNE 2019)）的资金支持。

未引用的参考文献

FAO, 2025

Organization, W.H, 2005

Rico-Martínez 等，2012

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，这些关系可能被视为影响本文报告的工作。

致谢

作者感谢喀拉拉邦卡利卡特大学动物学系提供基础设施，并对大学拨款委员会特殊援助计划（UGC-SAP）和中央精密仪器设施（CSIF, 卡利卡特大学）提供仪器设施表示感谢。

Anusruthi Ramakrishnan|E.M. Manogem