自2008年投入市场以来，氯虫苯甲酰胺已在100多个国家被广泛用于防治多种农业害虫，尤其是鳞翅目和半翅目害虫（Hu等人，2025；Liu等人，2025）。该杀虫剂的分子靶标是肌动蛋白受体，它是调控细胞内钙离子平衡的关键蛋白（Zhang等人，2024）。氯虫苯甲酰胺能高亲和力地与该受体结合，导致内质网释放过多钙离子，进而造成细胞质钙离子浓度过高；这一机制使其对目标害虫具有高效杀灭效果，同时对哺乳动物的安全性相对较高（Rodrigues等人，2015）。除了直接的杀虫作用外，低剂量氯虫苯甲酰胺还会显著降低鳞翅目害虫的繁殖能力，同时延长其发育时间（Guo等人，2024；Li等人，2026；Liu等人，2017）。这些研究表明，氯虫苯甲酰胺的亚致死效应也可能有助于控制害虫种群数量。不过，这类环境残留物也可能对非目标有益昆虫构成威胁。
与此同时，越来越多的证据表明，氯虫苯甲酰胺会对非目标有益昆虫带来严重的亚致死风险，包括家蚕和蜜蜂（Hu等人，2019；Li等人，2024）。由于该杀虫剂在农业中广泛使用，家蚕可能会通过环境残留物和喷药飞散而意外接触到它，从而出现发育异常，如幼虫发育时间延长、化蛹受阻以及茧的产量下降（Liu等人，2022；Mao等人，2019）。尽管不同昆虫物种间的肌动蛋白受体具有较高的保守性（Lanner等人，2010），但该受体被激活后如何导致非目标昆虫出现发育异常的下游信号传导机制仍不明确。
作为重要的细胞内第二信使，钙离子必须得到精确调控，才能支持昆虫的生长、蜕皮和变态过程（Dow，2017；Gu等人，2025）。细胞内钙离子浓度主要受肌动蛋白受体和内质网膜上的肌醇1,4,5-三磷酸受体共同调控（Bagur和Hajnóczky，2017；Carvalho等人，2020）。由于氯虫苯甲酰胺直接作用于肌动蛋白受体，我们推测，该杀虫剂首先会打破家蚕脂肪体细胞中的钙离子平衡，进而引发后续的内分泌和代谢紊乱。脂肪体相当于昆虫的肝脏和脂肪组织，它不仅负责储存能量和进行代谢活动，还是蜕皮激素代谢以及20-羟基蜕皮酮转化的重要场所（Arrese和Soulages，2010）。在幼虫后期，脂肪体还会经历程序性重构，为变态过程提供必要的物质基础（You等人，2022；Zhang等人，2023）。此外，我们之前的研究也发现，氯虫苯甲酰胺会持续升高家蚕脂肪体中的细胞质钙离子浓度，从而导致化蛹异常（Cheng等人，2025）。因此，脂肪体是研究从钙离子失衡到氯虫苯甲酰胺引发发育障碍这一过程的理想靶器官。
昆虫的幼虫期向蛹期的转变受到幼虫激素和20-羟基蜕皮酮之间动态平衡的严格调控（Depintor等人，2025）。在幼虫阶段，较高的幼虫激素水平能够维持幼虫的生理特征，抑制变态过程（Wang等人，2014）。而在幼虫发育末期，幼虫激素水平会下降，此时20-羟基蜕皮酮则会以脉冲式的方式释放，其浓度呈现快速升降的趋势。这两种激素的变化会促使昆虫开始游动并进入化蛹阶段（Manaboon等人，2009；Satake等人，1998）。目前已明确，20-羟基蜕皮酮可通过核受体复合物介导的基因组途径来调控下游的转录网络（Mansilla等人，2016；Wang等人，2014）。最新研究还表明，20-羟基蜕皮酮还能通过G蛋白偶联受体介导的非基因组途径快速激活磷脂酶C–肌醇1,4,5-三磷酸–钙离子信号通路，从而调控细胞内钙离子的流动（Mansilla等人，2016；Zhao，2020）。综合这些研究结果可以看出，20-羟基蜕皮酮的信号传导与钙离子平衡之间存在密切的功能关联，这为我们研究外源20-羟基蜕皮酮能否通过缓解钙离子失衡来减轻氯虫苯甲酰胺引发的发育障碍提供了理论依据。
内源20-羟基蜕皮酮的生物合成始于胆固醇，随后经过多步由细胞色素P450酶催化的反应生成（Savchenko等人，2022）。蜕皮激素随后在CYP314A1酶的作用下转化为具有活性的20-羟基蜕皮酮（Zhou等人，2020）。而CYP18A1酶则负责对20-羟基蜕皮酮的C26位进行羟基化处理，从而使其失去活性并开始降解（Li等人，2014）。值得注意的是，这些P450酶需要NADPH作为电子供体，而NADPH的生成又与钙离子平衡密切相关（Guse，2023）。目前尚不清楚的是，氯虫苯甲酰胺引发的钙离子失衡是否会打破20-羟基蜕皮酮与幼虫激素之间的平衡，进而延迟变态时间，或者外源补充20-羟基蜕皮酮是否能够缓解这种发育障碍。
除了激素调控之外，脂肪体中的代谢平衡对于成功的变态过程同样至关重要（Heier等人，2021）。脂肪体主要以糖原和甘油三酯的形式储存能量，为变态过程中的组织重构和成虫器官的形成提供所需的物质和能量（Tian等人，2012）。因此，ATP、甘油三酯、糖原和NADPH都是代谢网络中的关键组分，它们共同协调能量的供应、生物合成以及氧化还原平衡，从而维持细胞的正常功能并推动发育进程（Bonora等人，2012；Kanungo等人，2018；Kim等人，2025）。先前的研究已经表明，20-羟基蜕皮酮可以通过代谢重编程来抑制脂肪体中的糖酵解反应并激活脂肪分解作用，从而满足变态过程的高能量需求（Gong等人，2025；Yu等人，2026）。不过，目前还不清楚氯虫苯甲酰胺是否会影响脂肪体中的能量平衡，以及外源20-羟基蜕皮酮是否能够缓解由此产生的代谢紊乱。
家蚕作为一种成熟的鳞翅目模式生物，具有诸多优势，比如其结茧和化蛹过程十分清晰，遗传背景易于研究，而且在实验室条件下也便于饲养（Fang等人，2020；Meng等人，2017；Paavana等人，2026）。在本研究中，我们以家蚕的脂肪体作为实验模型。通过结合转录组测序与生理学和生物化学分析方法，我们系统研究了第五龄家蚕幼虫在氯虫苯甲酰胺作用下的发育迟缓现象背后的分子机制。我们重点分析了三个核心方面：钙离子信号传导紊乱、激素失衡以及异常的能源代谢。此外，我们还研究了外源补充20-羟基蜕皮酮是否可以通过恢复钙离子平衡和代谢平衡来缓解氯虫苯甲酰胺引发的发育障碍。总体而言，本研究旨在阐明二酰胺类杀虫剂对非目标昆虫的发育毒性及其背后的分子机制，从而为农药的生态风险评估以及蚕业生产中的更安全害虫防治措施提供科学依据。
