蜜蜂神经细胞钙离子浓度在农药生态风险评价中作用的研究

蜜蜂是现代农业生产中主要的授粉昆虫，其农产品质量提高和农业增产效益巨大，但一直以来受到农药毒害影响严重。同时，蜜蜂由于体内缺乏降解杀虫剂的酶，对杀虫剂的敏感程度远高于人类，因此，国外把蜜蜂作为生物标志用于农药等杀虫剂的毒性评价日益受到重视。农药生态风险评价是农药毒性评价的重要组成部分，中国农药的生态风险评价研究中对非靶标陆生生物风险评价方法报道较少。我们拟在（30571408）研究的基础上,将哺乳动物用于神经系统研究的钙离子成像技术引入蜜蜂毒理学领域，开展农药对蜜蜂脑神经细胞内钙离子浓度的变化规律及这种规律与蜜蜂生物学行为变化之间关系的研究，确定蜜蜂脑神经细胞内钙离子失稳态与蜜蜂农药中毒的关系。以期以蜜蜂神经细胞内钙离子的变化作为评价农药生物毒性的一项重要指标，从而为建立适合我国国情的农药风险评价体系提供技术支持，为农药的风险管理奠定基础。

蜜蜂是一种重要的经济昆虫，在农业中通过帮助植物传花授粉，从而大大提高农产品的产量和品质。但随着设施农业的发展，农业生态环境中杀虫剂等的大量施用对蜜蜂造成的毒害越来越引起人们的重视。为更好的保护蜜蜂为农作物及自然界植物授粉，有必要研究环境有害物质对蜜蜂的毒性作用机理并建立一套更为灵敏准确的毒性风险评价技术。本项研究从几种主要杀虫剂在亚致死剂量下对蜜蜂生物学的影响入手，研究了其对蜂群繁殖的影响。同时对亚致死剂量下溴氰菊酯（DM）对体外培养的意大利蜜蜂工蜂脑神经细胞内游离钙离子浓度（[Ca2+]i）的影响规律以及影响机理进行了研究，通过实验得到了如下结果：.1、亚致死剂量下，联苯菊酯、溴氰菊酯及氟氨氰菊酯均极限著地降低了蜂王产卵量；联苯菊酯与溴氰菊酯极显著地降低了意大利蜜蜂封盖率和发育成功率并可极显著的延长工蜂由卵发育至成蜂的历期。上述研究结果表明这三种杀虫剂在亚致死剂量下仍会显著影响蜜蜂蜂群的正常繁殖。.2、建立了针对蜜蜂脑神经细胞体外培养及钙离子浓度测量技术的一套较完整的方法。该项测量技术的建立将有助于形成一套以细胞[Ca2+]i变化为衡量指标的细胞水平的环境有毒物质对蜜蜂风险的更为迅速而准确的评价系统，从而改变目前常用的利用蜜蜂生物学方法进行毒性评价的手段。.3、实验明确了DM对蜜蜂脑神经细胞[Ca2+]i的影响规律：（1）即使极低浓度的DM仍会迅速并极显著地影响细胞内[Ca2+]i；（2）伴随着时间推移，不同浓度DM处理组间出现显著差异：当DM浓度>0.25 mg/L时，即使后期去除DM的影响，[Ca2+]i仍维持在高位，说明由于DM浓度过高已造成细胞Ca2+的过载而死亡；当DM浓度<0.25 mg/L时，去除DM的影响，[Ca2+]i能够逐渐恢复，说明细胞仍处于存活状态，具有一定的恢复功能；（3）即使DM浓度降低为0.03125 mg/L，细胞[Ca2+]i最终的恢复值与正常细胞相比仍有显著差异，说明即使极低浓度的DM仍会对细胞造成不可逆的影响并进而对蜜蜂神经及机体的正常生理活动造成影响。.4、通过实验明确了DM刺激造成蜜蜂神经细胞[Ca2+]i升高的主要靶位是位于细胞膜上的电压依赖型T-型钙离子通道蛋白，DM将特异性的开启T-型钙离子通道，使得胞外Ca2+大量进入胞内，从而造成胞内[Ca2+]i的迅速升高。.