与稻飞虱（Nilaparvata lugens (Stål)）相关的可培养肠道细菌多样性及其在吡虫啉降解中的作用

水稻害虫与隐秘的帮手

稻飞虱是一种微小的昆虫，却能对亚洲各地的水稻造成巨大破坏，威胁粮食安全和农民生计。多年来，种植者依赖杀虫剂吡虫啉来控制这一害虫，但许多飞虱种群现在变得越来越难以消灭。本研究深入昆虫肠道，提出一个令人惊讶的问题：其肠道常驻细菌是否在帮助它们抵抗这些化学物质——而这些微生物是否也能被用作更安全的害虫防治工具？

为何微小昆虫能抵御强效喷洒

稻飞虱以稻株汁液为食，使植株衰弱，有时甚至造成整田死亡。广泛使用的杀虫剂吡虫啉作用于昆虫的神经系统，曾是重要的防治手段。然而，飞虱在许多地区已产生抗性，意味着过去有效的剂量现在失效。科学家已知昆虫可自身进化出解毒酶。近年来，研究重心转向昆虫肠道，那里存在的细菌群落可能在农药到达靶位之前就将其分解。弄清抗性昆虫体内存在哪些微生物、它们能做什么，或能揭示抗性形成的关键环节。

抗性与易感昆虫的肠道群落

研究者比较了两个人工饲养的稻飞虱种群：一个长期不接触杀虫剂（易感群），另一个则在多代中逐步暴露于吡虫啉（抗性群）。他们小心解剖昆虫，分离出可培养的细菌，并用基于DNA的方法鉴定。共发现13种不同的细菌，分属三个主要类群。抗性昆虫携带其中九种，涵盖所有三大类群，而易感昆虫仅携带四种，并缺失了整整一类。这表明抗性飞虱不仅更能在吡虫啉存在下存活，还拥有更丰富且更为多样的肠道细菌群落。

有哪些细菌能‘吃’这种杀虫剂？

接着，团队测试了来自抗性昆虫的细菌能否将吡虫啉当作“食物”。他们在简单的盐类培养基中添加不同浓度的农药，观察微生物生长。来自抗性群的四个物种——淀粉分解芽孢杆菌（Paenibacillus amylolyticus）、产红假单胞菌（Serratia marcescens）、固氮不动杆菌（Acinetobacter soli）和一种布鲁氏菌属菌株，能够在较高的吡虫啉浓度下生长。其中两个尤其引人注目：产红假单胞菌可以将该农药作为唯一碳源，而淀粉分解芽孢杆菌可以将其作为唯一氮源。在液体培养中，这两种细菌在更高吡虫啉浓度下反而生长更好，暗示它们已适应与此化学物共存并以之为食。

测定农药实际消失的量

为评估降解效率，科学家用灵敏仪器（LC–MS/MS）测量细菌作用两周后剩余的吡虫啉量。在无细菌的对照瓶中，部分农药会自然消失，但大部分仍存在。相比之下，含有淀粉分解芽孢杆菌的培养瓶约损失了73%的初始吡虫啉，而含有产红假单胞菌的培养瓶约损失了67%。这表明细菌在积极降解该化合物，而不是仅仅耐受它。尽管研究未明确鉴定出具体的降解产物或途径，但强烈表明这些肠道微生物可以减轻昆虫所遭受的毒性负荷。

从隐秘伙伴到新的防治思路

该研究表明，稻飞虱肠道中的特定细菌能快速分解一种主要杀虫剂，有助于解释为何这种微小昆虫能抵御强力化学攻击。抗性昆虫不仅自身更为强韧，它们还有微生物伙伴共同承担解毒工作。长远来看，理解并可能破坏这些共生关系——通过针对关键细菌或改变昆虫肠道环境——或可催生新的、更可持续的水稻保护策略。与其简单地提高农药用量，未来的策略可能转向管理害虫的微生物组，将其隐秘盟友转化为潜在的薄弱环节。

引用: Chowdary, D.D., Sridhar, Y., Rao, G.R. et al. Diversity of culturable gut bacteria associated with brown planthopper, Nilaparvata lugens (Stål) and their role in imidacloprid degradation. Sci Rep 16, 12652 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41348-y

关键词: 稻飞虱, 肠道细菌, 吡虫啉抗性, 农药降解, 水稻害虫