低浓度的氯氟苯嘧啶会扰乱能量代谢和内分泌平衡，从而导致斑点豆象的生殖功能受损，并产生跨代影响

《Pesticide Biochemistry and Physiology》：Low concentrations of chlorfenapyr disrupts energy metabolism and endocrine homeostasis, leading to reproductive suppression and transgenerational effects in Conogethes punctiferalis

　　

Xiaolong Wang|Zhen Li|Zhenya Li|Yuqiang Xi|Shiheng An|Xinming Yin

河南国际绿色害虫控制实验室/河南农业大学植保学院，中国郑州450046

摘要

Conogethes punctiferalis是一种危害严重的农业害虫，会给农作物造成巨大损失。吡咯类杀虫剂氯氟氰菊酯被广泛用于防治鳞翅目害虫，但其低浓度下的影响以及跨代效应目前仍缺乏研究。本研究系统评估了低浓度氯氟氰菊酯对C. punctiferalis的生殖调控、能量代谢和种群适应性的影响。结果表明，低浓度氯氟氰菊酯会显著降低亲代（F₀）的繁殖力并抑制卵巢发育，这与幼虫激素、20-羟基蜕皮酮、卵黄生成素及其受体蛋白水平的下降有关。此外，氯氟氰菊酯还会上调激素降解基因（CYP18A1和JHEH），同时下调与激素生物合成和信号传导相关的基因（CYP314A1、EcR和Met）。碳水化合物和脂质代谢紊乱导致能量储备不足和ATP生成减少，表明代谢失衡是抑制繁殖的关键因素。另外，解毒酶（P450、GST和CarE）活性的增强也反映了生理压力反应。值得注意的是，这些负面影响会持续多代，F₁后代也表现出类似的繁殖障碍、代谢紊乱以及更高的解毒酶活性。生命表分析进一步显示，该害虫的种群增长率和繁殖潜力均显著下降，种群适应性减弱。总体而言，我们的研究结果表明，低浓度氯氟氰菊酯会扰乱能量和内分泌调节，从而导致繁殖抑制，并产生稳定的跨代效应。这项研究阐明了氯氟氰菊酯低浓度作用的生理机制，为可持续的害虫管理策略提供了重要依据。

引言

黄桃蛾Conogethes punctiferalis（鳞翅目：卷叶蛾科）是一种分布广泛且危害严重的农业害虫。它侵害玉米等多种经济价值较高的作物，导致作物产量和品质大幅下降，从而威胁全球的农业产出（Song等人，2025年）。为减轻其危害，传统上主要依靠化学杀虫剂来控制这种害虫的爆发。然而，长期不当使用化学杀虫剂导致了C. punctiferalis对杀虫剂的快速抗性发展，同时也造成了严重的环境问题（Huang等人，2026年；Zhang等人，2025年）。这些挑战凸显出有必要更深入地了解杀虫剂的毒理学和生态学效应，以便制定更为可持续的综合害虫管理方案。

在实际的农业生产环境中，害虫往往暴露在不足以立即致死的杀虫剂浓度下（Desneux等人，2007年）。这种低浓度暴露虽不会直接杀死害虫，但会引发多种生理和行为变化，如生长、代谢活动、发育过程以及繁殖功能的改变。值得注意的是，这类非致命性影响对害虫种群调控的作用可能比直接致死效应更为深远和持久（Bartling等人，2024年；Wang等人，2024b年）。不过，低浓度杀虫剂究竟通过何种生物学途径打破生理平衡，尤其是能量代谢、生殖调控和解毒途径之间的复杂相互作用，目前仍不甚清楚。

氯氟氰菊酯属于吡咯类杀虫剂，它通过干扰线粒体氧化磷酸化作用来发挥杀虫效果，进而影响细胞的能量代谢（Black等人，1994年；Huang等人，2023年）。由于具有独特的作用机制，且与传统杀虫剂的重叠抗性较少，氯氟氰菊酯被广泛用于综合害虫管理中，用于控制多种农业害虫，如Helicoverpa armigera、Plutella xylostella、Spodoptera frugiperda和Frankliniella occidentalis（Gao等人，2020年；Jia等人，2023年；Wang等人，2024b年）。其在农业环境中的广泛使用增加了害虫接触该物质低浓度的可能性。越来越多的研究表明，低浓度氯氟氰菊酯会引发多种生理和行为变化，包括繁殖力下降、运动和飞行能力受损、能量储备减少以及解毒过程紊乱（Jia等人，2023年；Li等人，2025a年）。

尽管氯氟氰菊酯已被广泛用于防治鳞翅目害虫，但目前的研究大多集中在其即时毒性以及短期内对个体的亚致死影响上。至于其对后代以及整个种群的更广泛影响，尤其是在繁殖能力、能量分配和发育稳定性方面的影响，目前仍缺乏足够了解（Zhang等人，2026年）。为填补这些研究空白，本研究以C. punctiferalis为研究对象，旨在探究低浓度（LC₁、LC₁₀和LC₃₀）氯氟氰菊酯是否通过干扰代谢过程与内分泌系统之间的相互作用而影响其繁殖性能。此外，本研究还试图确定这类繁殖障碍是否具有遗传性。通过全面分析繁殖结果、激素水平、代谢状态、解毒机制以及基于生命表分析得出的种群参数，本研究致力于阐明氯氟氰菊酯导致繁殖抑制的分子和生态学机制，以及该效应向后代传递的可能途径。期望这些研究结果能为开发可持续的害虫控制方法提供重要参考。

内容片段

昆虫与杀虫剂

C. punctiferalis种群最初是从河南农业大学科教园内的一个苹果园中采集的。该种群在标准化的实验室条件下培育了20多代，期间未接触任何杀虫剂。幼虫以新鲜玉米为食，而成虫则喂食10%的蔗糖溶液。培育环境的温度保持在27?±?1?°C，相对湿度为70%?±?5%，光照周期为

72小时暴露后氯氟氰菊酯对C. Punctiferalis成虫的毒性

在72小时暴露后，研究人员评估了氯氟氰菊酯对新羽化的成虫的杀虫效果。测得的LC₁、LC₁₀和LC₃₀浓度分别为4.154?mg/L（95%置信区间：2.181–6.340?mg/L）、12.143?mg/L（95%置信区间：8.410–15.707?mg/L）和26.416?mg/L（95%置信区间：21.277–31.860?mg/L）（χ²?=?1.098，自由度为4，R²?=?0.994）。因此，后续实验分析以这些浓度作为参考剂量（见表

讨论

在农业生态系统中，害虫常常暴露在低于致死剂量的杀虫剂浓度下。因此，在实际田间条件下，低浓度杀虫剂的影响更具生态学意义。杀虫剂低浓度对昆虫生理和种群动态的影响是理解种群调控及抗性进化的重要生态毒理学问题（Desneux等人，2007年；Haynes，1988年）。本研究为这一领域提供了重要

CRediT作者贡献说明

Xiaolong Wang：撰写——初稿、方法学、研究实施、数据整理。Zhen Li：撰写——审阅与编辑、方法学。Zhenya Li：撰写——审阅与编辑、方法学。Yuqiang Xi：撰写——审阅与编辑、方法学。Shiheng An：撰写——审阅与编辑、初稿撰写、概念构建。Xinming Yin：撰写——审阅与编辑、数据整理、概念构建。

利益冲突声明

作者声明不存在任何利益冲突。

致谢

本研究得到了中原学者计划（编号：254000510002）、河南省科技研发计划联合基金项目（编号：235101610045）、农业农村部中国农业科学院农业研究系统（编号：CARS-27）以及中原科技创新青年英才计划的支持。