• 研究背景

昆虫在生态系统和农业中既有益也有害，它们经常暴露于植物次生代谢物与人工合成农药等外源性毒物。为了应对这些毒性胁迫，昆虫除了自身的行为与生理适应外，还常与微生物共生，特别是肠道细菌，通过多种机制参与毒物降解或诱导宿主解毒反应。近年来研究逐步揭示了共生微生物在宿主营养、免疫与解毒中的作用，对理解害虫抗药性形成及保护非目标授粉昆虫具有重要意义。本文综述了不同昆虫与其细菌共生体在降解植物毒素和合成毒物方面的证据，并旨在总结这些共生体介导的解毒机制及其对害虫管理与授粉者保护的启示。

• 研究过程与结果

文章基于文献梳理，归纳了共生细菌参与解毒的两类主要机制：细菌自身的酶促代谢和细菌对宿主解毒基因表达的调控。前者包括细菌分泌的专一酶系将毒物转化为毒性较低或易排出的代谢物，例如一些细菌含有有机磷水解酶能水解有机磷农药；土壤或肠道细菌的酯酶与漆酶活性也可参与拟除虫菊酯类降解。后者表现为共生体通过影响宿主的解毒酶族群 (如细胞色素P450单加氧酶、谷胱甘肽S-转移酶等) 上调宿主代谢能力，从而提高宿主暴露后存活率。

综述中列举了多个具体实例以说明上述机制与生态意义。若虫从环境获得的伯克霍尔德菌菌株可分解杀虫剂苯硫磷，赋予豆象快速获得抗药性的能力；咖啡果象的肠道细菌福尔伪单胞菌通过去甲基化反应参与咖啡因降解，使其能以含咖啡因的咖啡豆为食；菜青虫的肠道分离菌阿斯布里鲍氏肠杆菌、蜡样芽孢杆菌与聚集潘托菌能以有机磷农药为碳源降解杀虫剂，提高害虫耐药性。研究还指出，果蝇模型中微生物可介导拟除虫菊酯类和新烟碱类的不同代谢路径，例如肠道细菌参与尼美丁类杀虫剂的硝基还原代谢，而宿主酶系可能走氧化途径，两者可并存并影响总体毒性。此外，对于授粉者与天敌，共生细菌也可提供保护：蜂类肠道细菌能上调宿主P450单加氧酶表达，改善对某些杀虫剂的耐受；大黄蜂核心菌株如阿尔维斯诺德格拉斯菌与炸蜂乳杆菌在高硒环境中表现出有助于宿主存活的生长能力。不过文章也强调菌株与群落间存在差异：不同菌株降解产物可能毒性不同，例如某些乳酸杆菌将氯吡酯分解为更具毒性的代谢物，导致宿主存活率反而下降。文献还显示共生体来源多样——既有垂直传递，也有自环境获得；而农业中农药的高频使用可选择性增加环境中降解菌株的丰度，进而通过环境获取迅速在昆虫群体中传播抗性表型。

表1. 昆虫中发现的不同类型共生生物及其在各种外来有害物质解毒中的作用

• 研究总结

综述表明，细菌共生体通过酶促降解与调控宿主解毒基因两条主线，显著影响昆虫对植物毒素和人工农药的耐受性。该作用既能促成害虫在农田中快速获得抗药性，也能在一定程度上保护授粉者与有益天敌免受毒害，因而在害虫防控与授粉者保护之间存在复杂权衡。基于此，文章建议在综合害虫管理框架中考虑微生物因素：一方面可探索靶向破坏害虫共生体或干预其环境来源以降低抗药性；另一方面可利用益生菌或工程化微生物增强授粉者的解毒能力或用于污染场地生物修复。文章同时指出当前研究偏向细菌，真菌与病毒以及微生物间互作对解毒贡献仍需更多实验与长期生态学研究以评估潜在风险与应用前景。

阅读英文原文：https://www.mdpi.com/2816922

• JoX 期刊介绍

主编：François Gagné, Environment and Climate Change Canada, Canada

期刊主题涵盖异型生物质毒素、异型生物质药理学、环境有害异物、内分泌干扰物、氧化应激、抗生素、生物标记物、纳米粒子、塑料微粒、农药、除草剂。期刊现已被Scopus、ESCI (Web of Science)、PubMed等数据库收录。

2024 Impact Factor：4.4

2024 CiteScore：6.0

Time to First Decision：27.6 Days

Acceptance to Publication：2.9 Days

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/jox