农药暴露下，蚯蚓增重减缓80%、DNA受损！新烟碱类杀虫剂潜在生态危机

蚯蚓，被誉为“土壤工程师”，是土壤生物多样性和生态健康的重要指示生物。©绿会融媒·“海洋与湿地”（OceanWetlands）工作组

近年来，农业中种子处理应用的普及可能对土壤生物——如蚯蚓——造成意外的危害。近期，一项由由中国科学家进行的最新研究揭示了新烟碱类杀虫剂对蚯蚓健康的潜在威胁。该研究于2024年2月14日发表在ACS的《环境科学与技术快报》期刊上，旨在探究杀虫剂对赤子爱胜蚯蚓（Eisenia fetida）线粒体DNA的毒性。

农药处理可以在植物生命周期的不同阶段引入，包括在播种之前覆盖种子（如包衣种子）或在作物已经生长时喷洒。该研究指出，不同化学物质同时应用的现象在实际农业中十分普遍。其中，新烟碱类化合物（neonicotinoids）是美国等地常用的一类杀虫剂，然而在欧洲联盟的许多地区，这些杀虫剂已被禁用。

最新的这项研究发现，这些杀虫剂和许多杀菌剂在地下水和土壤中持久存在，而蚯蚓可能会受到其影响。研究团队通过观察蚯蚓的体重和mtDNA损伤来监测其健康状况。与细胞核中的DNA不同，mtDNA不能很好地修复自身，因此可以帮助指示环境毒素的“离靶”效应。

在实验室实验中，研究人员让幼年阶段的蚯蚓接触了单一杀虫剂和新烟碱类杀虫剂与杀菌剂DIF的组合，浓度模拟了农药处理种子留下的残留物。结果显示，虽然所有的蚯蚓都存活了下来，但在30天内，单一杀虫剂处理的土壤中的蚯蚓体重增长明显减少，同时暴露于新烟碱类化合物和DIF的组合的蚯蚓比单一化合物更为受损。

此外，研究发现，农药暴露导致了蚯蚓mtDNA损伤的显著增加。由于线粒体在细胞内生成大部分能量，mtDNA的损害可能会中断细胞功能和其他代谢过程。

这一研究的结果在于揭示了新烟碱类杀虫剂对蚯蚓的潜在威胁。尽管所有蚯蚓在实验中都存活了下来，但其体重增长减缓和mtDNA的损伤表明，即使是相对较小量的化学物质渗出，也可能对蚯蚓产生不可忽视的影响。而农药处理的种子可能是这些化学物质释放的主要源头，这提示了我们需要审视农业实践中农药使用的潜在风险。

该研究得到了中国国家自然科学基金的资助。感兴趣的读者可以参看全文：

Chao Zeng, Qing Cheng, Wei Li, Shu Yan, Kaiye Li, Chensheng Lu. Mitochondrial DNA Damage in Earthworms: A Hazard Associated with Sublethal Systemic Pesticide Exposures. Environmental Science & Technology Letters, 2024; DOI: 10.1021/acs.estlett.3c00914

来源 | ACS, ScienceDaily，CBCGDF等
编译 | 王芊佳
编辑 | Linda
排版 | 绿叶

【参考资料】

American Chemical Society. "Pesticides to help protect seeds can adversely affect earthworms' health." ScienceDaily. ScienceDaily, 14 February 2024. www.sciencedaily.com/releases/2024/02/240214122620.htm

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.estlett.3c00914#

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http://www.cbcgdf.org/NewsShow/4854/5143.html