殺蟲劑對蜜蜂的亞致死效應

宋懷磊 周 婷 王 強 代平禮 吳艷艷 羅其花

（中國農業科學院蜜蜂研究所，北京 100093）

蜜蜂是對人類有益的昆蟲類群之一，通常指的是生產用蜂種：西方蜜蜂和中華蜜蜂。同時，蜜蜂也是殺蟲劑非靶標生物的代表物種之一[1]。作為一種經濟昆蟲，蜜蜂不僅生產蜂蜜、蜂王漿、蜂花粉、蜂膠等，而且還能為農作物授粉。由于對農作物的授粉貢獻巨大，蜜蜂成為歐洲第三大最有價值的家養動物[2]。然而，由于其特殊的生長和發育環境，蜜蜂極易受到各種外界因素如氣候、溫度、濕度尤其是殺蟲劑的影響；并且與其它昆蟲相比，蜜蜂基因組中缺乏能夠編碼解毒酶的基因，因此它們極易受到殺蟲劑的侵害[3]。近年來，由于殺蟲劑的大量使用，蜜蜂中毒事件逐年增加，致使一些農作物因得不到充分授粉而產量降低和品質下降，農業和養蜂業的發展受到嚴重制約。

開展殺蟲劑對蜜蜂的亞致死效應研究，不僅可以為養蜂區域合理使用殺蟲劑進行害蟲綜合防治提供科學依據，而且也能為利用蜜蜂作為環境質量指示生物提供理論基礎。本文就近年來有關殺蟲劑對蜜蜂的亞致死效應研究進展作一綜述。

1 亞致死效應

殺蟲劑在環境中的毒力會隨時間和狀態慢慢遞減，當遞減到一定水平時，其毒力就會變為亞致死劑量[4]。目前，對引起亞致死效應的殺蟲劑劑量還沒有一個嚴格和統一的界定，一般把不引起實驗對象死亡，但對其正常的行為或生理活動有亞致死效應的劑量稱之為殺蟲劑的亞致死劑量。由于不同劑量對試驗生物生理和行為的影響程度不同，從應用的角度出發，亞致死劑量的取值范圍不宜脫離試驗殺蟲劑在環境中的實際殘留值[5]。

2 蜜蜂接觸亞致死劑量殺蟲劑的途徑

對蜜蜂而言，一般情況下蜂群中毒首先從采集蜂開始。因為它們是第一個離開蜂群然后接觸可能受殺蟲劑污染的花、花蜜和花粉的。殺蟲劑對蜜粉源植物的污染及蜜蜂接觸亞致死劑量殺蟲劑的途徑，可以總結為以下兩個方面。（1）外源污染（農牧業、林果業大量噴施農藥和無秩序用藥）：由于防治農業害蟲的需要，農民會根據需要不定期地向農作物噴灑化學農藥對這些害蟲加以控制，其直接導致的結果是：外勤蜂外出采集時，很有可能會訪問到這些剛施過農藥的農作物而采食到被農藥污染的花粉和花蜜；或者噴灑到田間的農藥隨雨水流進溝渠，也可能會被采水的蜜蜂食用而中毒。如果農藥含量不大或者部分降解，就會對蜜蜂產生亞致死效應；（2）內源污染（蜂場防治蜂病用藥不規范造成的污染）：由于沒有對蜂農用藥加以規范以及缺乏科學的用藥知識和防治措施，在蜂病多發季節，有些蜂農濫用藥現象十分常見，這樣不僅污染了蜂蜜等蜂產品，而且更加劇了蜜蜂中毒狀況。

3 殺蟲劑對蜜蜂的亞致死效應

殺蟲劑可以直接引起蜜蜂死亡，也會對蜜蜂的生殖、生長發育和工蜂采集等行為產生消極影響。接觸亞致死劑量殺蟲劑的蜜蜂，其死亡率很低或者不死亡，但正常的生長發育和生理代謝受到干擾，蜜蜂的經濟性狀和農業生產也因此受到影響。因此，近來年蜂農也越來越重視亞致死效應對蜂群產生的重要影響。

3.1 對蜜蜂的生物學影響

目前廣泛使用的殺蟲劑都是神經毒劑，包括有機磷酸酯類、氨基甲酸酯類、擬除蟲菊酯類、煙堿類、沙蠶毒素類、多殺菌素類、甲脒類和阿維菌素類殺蟲劑。殺蟲藥劑施用后能引起昆蟲行為上的改變，受藥后的昆蟲必然會產生興奮，這就會導致其活動性增強。而另一些藥劑則對昆蟲具有拒食、忌避、引誘等作用，這也會使其行為發生變化。所以，一旦接觸到殺蟲劑，無論是幼蟲還是成蜂，都可能在生物學或生態行為學上表現出一定的變化。

本課題組做了很多有關殺蟲劑對蜜蜂行為影響方面的試驗[6]，主要包括幼蟲生長發育、工蜂分工、工蜂采集、親屬辨別、學習以及蜂王行為等。結果發現，中毒蜂王與正常蜂王的產卵行為存在明顯差異：中毒蜂王產卵區域十分不規則，出現大量一房多卵或隔房產卵的現象。此外，還有人發現，殺蟲劑二嗪農對新出房的工蜂分工有很明顯的影響，主要影響其采集和處理花蜜的持續時間[7]。

由于蜜蜂幼蟲的腸道是封閉的，不能排便，直到化蛹才能排出廢物。因此在研究殺蟲劑對蜜蜂群的影響方面，幼蟲得到了充分的應用。Thompson(2003)曾用樂果（0.313μg/g王漿）飼喂蜜蜂幼蟲，結果顯示對幼蟲的生長和成熟有促進作用，只是一些幼蟲在發育中失去了典型的“C”形狀并且有的被清出巢，有的失去了吐絲結繭能力，還有的對刺激很敏感。受殺蟲劑影響的幼蟲發育出來的蜜蜂體型短小、翅膀畸形或無翅，而且足的發育也不正常[8]。

殺蟲劑不僅能夠影響蜜蜂幼蟲的生長發育，而且還會對蜜蜂的學習技能和取食產生一定的影響。Decourtye等（2003）利用古典制約原理將蜜蜂喙伸反應（Proboscis Extension Response，PER）與味道結合并觀察蜜蜂的嗅覺學習技能，結果發現經過吡蟲啉（imidacloprid）處理的蜜蜂其嗅覺學習技能都明顯降低[9]。此外，還有證據顯示，殺蟲劑還可能影響蜂王的生殖力和雄蜂的精子形成。飼喂新煙堿類殺蟲劑的蜂群，群勢沒有什么顯著變化，但蜂王產卵量及幼蟲和蛹的數量明顯減少。

3.2 對蜜蜂的生理生化影響

不同類型的神經毒性殺蟲劑作用于不同的靶標位點，如離子通道、受體和酶系等，因而它們對昆蟲的毒殺機制和毒性效果也很不相同。依據開關所受調節的不同，昆蟲的離子通道分為電壓門控離子通道和配體門控離子通道。在昆蟲當中，配體門控離子通道有乙酰膽堿受體、α-氨基丁酸受體、谷氨酸受體和擬除蟲菊酯受體等，它們能將化學信號轉變為電信號。

3.2.1 殺蟲劑對蜜蜂大腦離子通道的影響

神經細胞膜上的離子通道是神經細胞正常興奮性產生的基礎，許多殺蟲劑的神經毒性作用主要就是通過影響神經細胞膜上的各種不同的離子通道，改變神經細胞的興奮性，或干擾神經細胞之間的突觸傳遞即興奮性的傳導導致的。

目前主要的商業殺蟲劑的靶標都是昆蟲的神經組分，最重要的三大作用靶標是抑制性谷氨酸受體(IGluR)、煙堿型乙酰膽堿受體(nAChR)和α-氨基丁酸受體（GABAR），其中最具有發展前景的靶標應該是煙堿型乙酰膽堿受體。Motohiro Tomizawa等（1995）利用煙堿類和新煙堿類殺蟲劑作為激動劑對蜜蜂頭部的nAChR做了研究，探明了它們對蜜蜂大腦nAChR的結合特性[10]。在蜜蜂神經生理方面，周婷等（2008）做了成年蜜蜂腦神經細胞的培養和電生理特征的研究[11]，對于擬除蟲菊酯類殺蟲劑對蜜蜂神經細胞膜上的電壓門控離子通道等的影響方面也已經做了大量研究工作，為研究殺蟲劑對蜜蜂毒性作用的神經機制奠定了基礎。但是，在殺蟲劑對蜜蜂大腦配體門控離子通道的影響方面，目前國內尚未見報道。

3.2.2 殺蟲劑對蜜蜂乙酰膽堿酯酶的影響

乙酰膽堿酯酶是昆蟲體內重要的生化標記物，利用其活性變化監測殺蟲劑對昆蟲的亞致死效應，是監測生物體內農藥含量潛在性應用研究的重要方向。同時，它又是控制神經傳遞的重要調節酶，主要負責快速水解膽堿能突觸中的乙酰膽堿，從而確保神經沖動在傳輸中得到精確調控。同其它昆蟲一樣，蜜蜂體內的乙酰膽堿酯酶也以兩種形式存在——親水型和雙親分子型，兩者分別占全腦乙酰膽堿酯酶活性的3%～6%和94%～97%。

有研究發現，殺蟲劑中毒的蜜蜂，其頭部乙酰膽堿酯酶的活性以及兩種存在形式的比例，都可能發生改變。A.Badiou等（2008）用LD50劑量的溴氰菊酯（deltamethrin）和抗蚜威（pirimicarb）處理蜜蜂，結果證明：在經抗蚜威處理的蜜蜂頭部，乙酰膽堿酯酶的活性及相對比例沒有發生改變；而在經溴氰菊酯處理的蜜蜂頭部，其乙酰膽堿酯酶的活性高出對照組的75%，而且相對比例也發生變化[12]。對所有昆蟲尤其是蜜蜂來說，乙酰膽堿酯酶是一個極其重要的酶，一旦其活性高于或低于正常值，蜜蜂的正?；顒佣紩艿阶璧K。

4 結語

作為一種重要的生態昆蟲，能為植物授粉，提高農作物產量和質量。

蜜蜂的采集和授粉活動主要集中在氣候適宜的早春到深秋，這就大大增加了它們接觸到化學殺蟲劑的機會。為了評價殺蟲劑對蜜蜂的潛在危險，就必須考慮到蜜蜂的生理習性，尤其是它們的社會習性。通常，剛出房的蜜蜂主要負責巢內工作，包括飼喂、清理和巢房修造等，大約出房三周后，就飛出巢房開始從事采集活動。事實上，不僅采集蜂能接觸到殺蟲劑，巢內以蜂蜜和花粉為食的蜜蜂和幼蟲也同樣無法避免。這意味著處于各種生命階段的蜜蜂（幼蟲和不同日齡的蜜蜂），都有可能受到殺蟲劑的影響。因殺蟲劑的毒性而導致蜜蜂死亡的現象十分明顯，也很容易被觀察到，從而可以及時采取措施，比如棄去巢脾中被污染的蜂蜜和花粉等。但是，在大多數情況下，殺蟲劑對蜜蜂的生理或行為的影響不明顯，更多的、不同程度的亞致死效應很難被察覺。所以，“如果認為某種殺蟲劑沒有對蜂群造成死亡率的增加，就認為蜂群是健康的，這種說法就不合適宜了”[12]。

近年來，關于殺蟲劑對昆蟲亞致死效應的研究已成為一個新的熱點領域。關于殺蟲劑對蜜蜂的亞致死效應的研究，國外已經有若干報道。但是，很多研究主要涉及殺蟲劑對蜜蜂的行為、生長發育和蜂王的生殖力的影響等領域[14,15]，而在殺蟲劑對蜜蜂受體、酶系尤其是離子通道的影響方面則鮮有報道。

另外，人們可以利用殺蟲劑對蜜蜂的亞致死效應進行環境監測。為了更靈敏地反應環境污染程度，已經有人展開對蜜蜂生理和生化標記物能的研究，從而進一步明確蜜蜂對環境污染物的行為反應，以及蜂體和蜂產品中污染物殘留量與環境污染程度的關系。通過對這兩種標記物的研究，可以發揮蜜蜂的環境污染生物指示器作用。

加強新型殺蟲劑對蜜蜂亞致死效應研究，特別是對生化和分子機制方面的研究，是今后研究蜜蜂病理毒理學的一個重要發展方向。

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