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浙大团队揭示杀虫剂借抗性宿主"偷袭"天敌,可能驱动高营养级的抗性进化

   2026-10-21 80
导读

杀虫剂抗性对全球害虫管理构成重大挑战,但其对生态网络的级联效应仍知之甚少。2026年9月18日,浙江大学昆虫科学研究所黄佳教授与黄健华教授团队以共同通讯在《PNAS》在线发表封面论文,题为″Host-mediated insecticide sequestration in target-site-resistant pests impacts parasitoid fitness and evolution″。该研究

杀虫剂抗性对全球害虫管理构成重大挑战,但其对生态网络的级联效应仍知之甚少。


2026年9月18日,浙江大学昆虫科学研究所黄佳教授与黄健华教授团队以共同通讯在《PNAS》在线发表封面论文,题为″Host-mediated insecticide sequestration in target-site-resistant pests impacts parasitoid fitness and evolution″。该研究首次明确提出″宿主介导的杀虫剂转移″这一新的农药生态暴露途径:携带靶标位点抗性的植食性昆虫可在体内积累未代谢的杀虫剂,无意中充当″有毒猎物″,通过寄生关系将毒素传递给天敌,损害寄生蜂的适应性,并可能驱动高级营养级的抗性进化。


抗性蔓延之下,被忽视的生态后果


杀虫剂抗性的进化威胁着全球重要作物害虫和疾病媒介的可持续控制——已有超过632个物种对至少一种杀虫剂产生抗性,涉及403种化合物的记录案例。抗性主要通过两种机制产生:一是代谢抗性,即酶增强的解毒或隔离;二是靶标位点抗性,即杀虫剂靶蛋白突变降低结合亲和力。长期以来,研究焦点集中于抗性的分子机制,而其生态与进化后果远未被充分探索。


农业生态系统涉及复杂的三营养级互作:害虫同时承受来自寄主植物的自下而上压力和来自天敌的自上而下压力。已有机制研究表明,被适应性植食性动物隔离的植物防御代谢物,可驱动更高营养级的适应性进化——该团队此前即发现,蚜虫与捕食性瓢虫共享趋同的靶基因复制与突变,使两个营养级对神经毒性植物萜类均不敏感。由此引出一个关键问题:靶标位点抗性的植食性动物,是否同样能隔离杀虫剂、作为针对天敌的″化学防御″?如果是,这是否会反过来对捕食者和寄生蜂施加选择,驱动更高营养级反抗性机制的进化?


寄生蜂是膜翅目昆虫的重要类群,在宿主体内(内寄生蜂)或体表(外寄生蜂)发育,对自然与农业生态系统中害虫种群的调节至关重要。尽管杀虫剂对寄生蜂的致死与亚致死效应已有大量研究,但宿主抗性如何塑造寄生蜂的适合度、进化乃至跨代表现,此前仅有零星生态学证据——例如宿主的解毒能力可通过降低体内毒素浓度保护发育中的寄生蜂幼虫。这一空白正是本研究的切入点。


抗性宿主成为杀虫剂的″储存库″


研究团队以桃蚜(Myzus persicae)和遗传可操作的黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)为模型,构建了靶标抗性宿主与寄生蜂的互作体系,系统检验了核心假设:靶标位点抗性使宿主能够积累更高的内部杀虫剂浓度,从而损害内寄生蜂的发育与表现。


实验结果证实了这一假设。携带特定抗性突变的害虫,即便在数百倍致死剂量的暴露下仍能存活,并在体内保留大量未代谢的毒物残留——例如,抗新烟碱蚜虫体内的烯啶虫胺残留量呈明显的剂量依赖性增长。当寄生蜂发育于这些″带毒″宿主时,宿主介导的暴露导致寄生蜂羽化率显著降低、成虫寿命缩短、体型变小。在果蝇模型中,无论宿主携带新烟碱类还是多杀菌素抗性,寄生蜂均表现出类似的适应性代价。

更值得关注的是,这种毒性传递并非一次性事件:其负面影响可跨代持续存在,对寄生蜂种群造成长期、累积的适合度损害,暗示了潜在的跨代遗传效应。


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图1.新烟碱抗性蚜虫通过对杀虫剂的积累,影响寄生蜂的生存和寿命


寄生蜂的平行进化:一场正在进行的军备竞赛


从分子进化视角看,这种生态压力可能正在悄然重塑自然界的基因图谱。研究人员分析了133个寄生蜂物种的杀虫剂靶标GABA受体基因(Rdl,抗狄氏剂基因)序列,发现其中12个物种携带与抗性相关的点突变;而在这12个物种中,有11种的宿主同样存在Rdl抗性突变或已有抗性报道——这些宿主正是抗环二烯类和氟虫腈的害虫。


这一高度重合的模式,呼应了自然系统中三营养级互作的共同进化军备竞赛:允许植食性动物耐受植物毒素的同一类基因突变,也使其天敌能够克服这些防御。换言之,杀虫剂经由抗性宿主的传递,对寄生蜂施加了强烈的选择压力,可能正在驱动远缘寄生蜂物种中Rdl突变的平行进化,进而改变既有的生物防治格局。


对农药风险评估与害虫治理的启示


与传统认知中经食物链逐级生物富集的间接暴露不同,本研究揭示的机制更为直接和特异:靶标抗性害虫凭借其生理耐受能力成为杀虫剂的″储存库″,并通过寄生行为将化学毒素定向传递给更高营养级的天敌。这意味着,害虫抗药性的危害远不止″药效失效″这一直接后果——它还可能改变农药在生态系统中的迁移路径与分配格局,对非靶标生物、特别是天敌昆虫造成深远的次生影响。


因此,未来的新型杀虫剂生态风险评估与害虫综合治理(IPM)策略,不能仅考察药剂对非靶标生物的直接急性毒性,还需纳入抗性害虫作为″带毒宿主″所引发的间接暴露风险。该研究为理解化学防治与生物防治之间的复杂互作提供了全新理论视角,也提示:在追求高效控害的同时,必须警惕隐藏在食物网深处的生态涟漪效应,推动化学防治与生物防治的协同整合。

 

论文链接:https://doi.org/10.1073/pnas.2607769123



来源: AgroPages (世界农化网)


 
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