亚致死剂量噻虫啉对蜜蜂神经系统影响的机制研究

The dramatic loss of bees is a major concern worldwide and has been related to the use of neonicotinoid insecticides which can cause bee behavior abnormalities. European Union has introduced a moratorium on three neonicotinoid insecticides: Imidacloprid, clothianidin and thiamethoxam. And most of the studies have focused on these three neonicotinoid insecticides. Thiacloprid was declared less toxic to bees and used increasingly in the last years. However, little is known about how honeybees are affected by sublethal dose of thiacloprid. In order to reveal the mechanism of thiacloprid on the bee nervous system, we plan to investigate bee behaviors, neuronal apoptosis，synaptic units density and neural response to olfactory and visual stimuli affected by sublethal dose of thiacloprid exposed to adult or larvae bees. We attempt to test the hypothesis that thiacloprid binds to nAChR receptors, blocks neural signal transmission which would reduce neural selectivity to visual and olfactory stimuli. furthermore, the neural network will be impaired due to longterm abnormal synaptic connections and therefore affect normal behavior. This project aims to provide insights into neural mechanism of thiacloprid impairs honey bees, and thus establishes new honey bee safety evaluation guidelines，insects control strategy and theoretical basis for the reasonable use of insecticide.

新烟碱类杀虫剂是导致全球蜂群数量骤减的原因之一，该类杀虫剂会对蜜蜂行为产生影响。已有的研究大都针对被欧盟禁用的三种新烟碱类杀虫剂：吡虫啉、噻虫嗪和噻虫胺。由于噻虫啉对蜜蜂毒性相对较小，又未被禁用，其使用量呈逐年上升趋势。然而，亚致死剂量噻虫啉对蜜蜂行为、神经系统的影响却知之甚少。本研究拟喂食成年和幼虫蜜蜂亚致死剂量噻虫啉，通过研究蜜蜂行为，神经细胞凋亡和突触密度，神经细胞对视觉和嗅觉的反应，揭示噻虫啉对蜜蜂神经系统影响的机制。拟验证以下科学假设：噻虫啉与乙酰胆碱受体结合，阻断正常神经信号的传导，进而降低神经细胞对颜色、气味的选择性。神经网络也会因长期传导信号受阻，神经细胞发生凋亡或突触密度降低，致使神经网络结构改变，从而影响蜜蜂行为。这项研究有望加深我们对噻虫啉对蜜蜂神经毒性形成机理的认识，为建立蜜蜂的安全性评价新体系,改进害虫防治策略和合理使用杀虫剂提供理论依据。

本项目旨在建立蜜蜂神经解剖、神经电生理平台和蜜蜂肠道微生物对环境扰动响应的表征方法体系，用于研究环境有毒有害物质对蜜蜂行为影响风险和神经毒理效应，解析新烟碱类农药噻虫啉对成年蜜蜂和蜜蜂幼虫不利影响的调控作用。以期为评估和调控新烟碱类农药对蜜蜂的不利影响提供数据支撑和理论依据。在项目期内，圆满完成了预定研究任务、达到了研究目标，在以下几方面取得重要研究进展。（1）发现亚致死浓度噻虫啉影响了意大利蜜蜂的生理指标、干扰了蜜蜂幼虫的能量代谢通路，减缓了幼虫的发育，进而影响整个蜂群的存活；此外还降低了蜜蜂出房后的学习效率和短时程记忆。这一发现表明亚致死浓度的噻虫啉对蜜蜂蜂群产生的长期不利影响。（2）发现亚致死剂量噻虫啉持续暴露后，在暴露中期显著降低成年蜜蜂的生理健康，并造成蜜蜂肠道共生微生物群落多样性降低、群落失调。揭示了噻虫啉暴露不仅影响蜜蜂种群，并且从共生菌群的角度揭示了农药的毒性过程，有助于了解蜜蜂对农药环境压力的响应，促进蜜蜂产业的健康发展。（3）对我国1000公里范围内的两种蜜蜂（中蜂、意蜂）的肠道菌群进行了16S rRNA基因测序分析，发现蜜蜂肠道菌群的构建主要由宿主与肠道菌群长期共进化形成的种间扩散限制为主，但不同地理位置格局也会通过随机漂变影响蜜蜂肠道菌群。为深入了解蜜蜂菌群动态变化的生态过程机制提供了研究基础。发表论文7篇，其中SCI论文5篇。培养1名硕士研究生，授权实用新型专利2项，软件著作权7项。