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家蚕(Bombyx mori)是鳞翅目模式昆虫,也是重要的经济昆虫,其对化学农药敏感,微量化学农药的环境残留会影响蚕业的安全生产。啶虫脒具有良好的根部内吸性、触杀和胃毒作用,可有效防治同翅目、鞘翅目、双翅目和鳞翅目等害虫,被广泛应用于农林害虫的防治。为了评估啶虫脒对家蚕的毒性,探究微量啶虫脒胁迫对家蚕中肠生理功能的影响,本文以家蚕“菁松×皓月”为材料,利用数字基因表达谱(Digital Gene Expression Profiling,DGE)技术,系统的研究了啶虫脒对家蚕的毒性,及微量啶虫脒诱导后家蚕中肠的基因转录特征,分析了微量啶虫脒对中肠生理功能的影响,主要研究结果如下:1.啶虫脒对家蚕的毒力评价家蚕添食啶虫脒后,中毒幼虫食桑缓慢或停止食桑,胸部明显膨大,头尾部上翘,身体左右摆动,扭曲呈“C”或“S”型,侧卧在桑叶上,吐肠液,身体皱缩变软。经统计,啶虫脒对家蚕的LC50(24h)为1.50mg/L,表明啶虫脒对家蚕为高风险等级,致死作用强。2.超微量啶虫脒对家蚕生长发育的影响采用超微量啶虫脒(0.01 mg/L,1/150LC50)连续处理家蚕96h,家蚕生长受阻,未出现明显中毒症状,幼虫期无死亡;在48 h、72 h和96 h,体重分别下降13.35%、15.75%和15.44%;食下量、消化量和消化率均降低,食下量显著下降;结茧率和化蛹率分别为90.00%和55.00%;全茧量、茧层量和茧层率均显著降低,其中,雌性茧层率降低了 6.33%,雄性茧层率降低了 5.19%。以上结果表明,超微量啶虫脒的暴露,降低了家蚕的饲料效率,生长发育受阻,对家蚕的茧质产生显著影响。3.超微量啶虫脒对家蚕中肠的损伤病理切片和电镜分析表明,超微量啶虫脒暴露后,中肠细胞形态发生病变,基底层变薄,微绒毛稀疏,肠壁细胞解离,杯状细胞胞内微绒毛脱落,杯状细胞膜上可见空泡。KEGG-Pathway富集分析显示,啶虫脒暴露48 h参与营养代谢显著差异表达的基因有48个,参与应激反应显著差异表达的基因有74个,与炎症有关显著上调的差异表达基因有38个。肠液中胰蛋白酶活性显著降低,淀粉酶在24 h和48 h活性显著下降(P≤0.05),而脂肪酶活性上升。暴露于啶虫脒24 h、48 h和72h,中肠中ROS水平分别上调了 1.19、1.45和1.26倍,氧化应激相关基因的表达也受到影响。结果表明,超微量啶虫脒暴露,引起中肠氧化应激,导致中肠细胞损伤,激活炎症反应,影响了消化酶活性,导致其消化吸收的生理功能受到了影响。4.微量啶虫脒暴露家蚕的解毒调控机制连续暴露于微量(0.15 mg/L,1/10 LC50)啶虫脒48 h,检测到家蚕血淋巴和中肠中啶虫脒残留浓度分别为0.90 μg/mg和0.58 μg/mg,在96h,血淋巴和中肠中啶虫脒残留量均降低。在24 h和72 h,CYP4M5和CYP6AB4 的转录水平升高,而CYP9A20转录水平持续被抑制。另外,啶虫脒暴露24h,P450酶活性显著增强(P≤0.05),并在48 h后保持在相同水平。CarE和CarE-11的转录水平以及CarE的活性均被抑制。24 h至72 h,GSTe3和GSTd1的转录水平显著上调(P≤0.01),48 h至96 h,GST酶的活性显著增加(P≤0.05)。此外,解毒酶的上游基因FoxO,CncC和Keap1的表达水平与GST具有相似的趋势。结果表明,暴露于微量啶虫脒后,中肠中啶虫脒含量降低,FoxO/CncC/Keap1信号通路可能激活GST的表达,在解毒应答过程中起着关键作用。本研究表明微量啶虫脒诱导家蚕中肠损伤,影响家蚕正常的营养代谢和生长发育,激活中肠解毒酶应答,阐明了 GSTs的表达可能受FoxO/CncC/Keap1信号通路的调控。为新烟类农药对鳞翅目昆虫的毒性评价提供参考,为进一步研究微量新烟碱类农药胁迫下,对家蚕中肠损伤机制与代谢解毒机制具有重要的参考价值。