现代农药帮助农民保护作物并提高产量，但有些农药也会损害让许多丰收成为可能的传粉昆虫。氟啶虫胺腈（sulfoxaflor）就是这样一种化学物质，这是一种于2013年推出的新一代农药，用于消灭大豆和玉米等作物上的蚜虫等吸汁害虫。虽然氟啶虫胺腈对害虫有效，但已知它对蜜蜂也有毒。科学家们目前正在揭示即使是低水平的接触如何在分子水平上影响蜜蜂的繁殖。
常见农药改变蜜蜂基因活性
佐治亚理工学院的研究人员发现证据表明，氟啶虫胺腈会改变熊蜂的基因活性和生殖功能。在这项由美国农业部资助的研究中，熊蜂工蜂被暴露于低剂量的农药中，随后研究人员检查了它们基因表达的变化。
最大的变化出现在卵巢组织中，这表明该农药可能会干扰生殖过程。据研究人员称，这些遗传变化可能会减少后代的数量，并随着时间的推移导致蜜蜂数量下降。
为了调查这些影响，团队将蜜蜂组织速冻并分析其RNA，以测量接触农药后基因活性是如何变化的。他们还使用计算模型来确定受该化学物质影响最大的生物系统。
“这项研究令人兴奋之处在于，它将基因表达的分子变化与个体蜜蜂及其蜂群的现实后果联系了起来，”生物科学学院教授Michael Goodisman说。“这种联系很少见，它让我们更清楚地了解农药是如何影响蜜蜂的。”
平衡害虫防治与传粉昆虫保护
这些发现凸显了现代农业面临的一个持续挑战：在保护作物免受破坏性害虫侵害的同时，不伤害支持粮食生产的有益昆虫。
“我们需要农药来控制作物害虫，但它们也会伤害像熊蜂这样重要的非靶标昆虫，”Sarah Orr说，她在佐治亚理工学院担任博士后研究员期间领导了这项研究，目前在坦帕大学担任助理教授。“作为一名科学家，我的目标是确定切实可行的解决方案，既支持害虫治理，又保护有益昆虫和依赖它们的粮食系统。”
Orr强调，维持健康的蜜蜂数量对于成功的授粉至关重要。
“我们需要大量的蜜蜂来进行成功的授粉，”Orr说。“如果它们不能产生足够的后代，授粉就会减少。”
熊蜂面临多重威胁
农药只是影响熊蜂的若干挑战之一。气温升高和日益频繁的热浪正给传粉昆虫种群带来更大的压力。
通过更好地了解氟啶虫胺腈等化学物质如何影响蜜蜂的生物学特性，研究人员希望开发出既能保护作物又能保护许多粮食系统所依赖的传粉昆虫的农业实践。