拟除虫菊酯类化合物高效氯氟氰菊酯对家蚕的毒性评估＊

王星懿，郭禧倩，王升飞，卞丹丹，李 兵，孙海娜

（苏州大学 基础医学与生物科学学院，江苏 苏州 215123）

家蚕（Bombyx mori）属鳞翅目蚕蛾科，在我国已有5000多年的驯化史，是以桑叶为食料而吐丝结茧的重要经济昆虫。蚕桑产业作为我国的传统优势产业，在国际市场上占据主导地位，茧丝产量占世界总产量的78%以上。然而，由于长期室内驯化，家蚕对农药尤其是以害虫为靶标的杀虫剂十分敏感［1～3］。由农林害虫防治导致的桑园农药污染事件频发，这给蚕业的安全生产带来了极大的隐患［4～6］。因此，明确环境中农药暴露对家蚕的毒性具有重要的意义。

拟除虫菊酯类杀虫剂具有活性高、杀虫谱广、药效快、对人和动物低毒等特点，其市场份额已占全球农药市场的四分之一［7］。高效氯氟氰菊酯作为拟除虫菊酯类杀虫剂的代表，被广泛应用于多种农林害虫的防治，特别是对鳞翅目害虫具有显著的田间防治效果。高效氯氟氰菊酯的使用可能对许多非靶标生物造成严重的生态风险［8，9］。因此，明确该农药的毒性特征将有助于预防和减少其对非靶标生物的危害。

本文采用浸叶法，测定了高效氯氟氰菊酯对5龄家蚕的急性毒性，并通过亚致死浓度LC10添毒统计家蚕生长发育指标，评估环境中高效氯氟氰菊酯残留对家蚕的慢性毒性，为该农药的安全合理使用提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 供试品种

供试家蚕品种为“菁松×皓月”，由江苏省东台市蚕种场提供。

1.2 供试药剂

高效氯氟氰菊酯（λ-cyhalothrin，100%）原药购于美国Sigma-Aldrich公司。色谱纯级丙酮购于Sig⁃ma-Aldrich。非离子型表面活性剂吐温80购于上海麦克林生化有限公司。

1.3 试验方法

称取适量高效氯氟氰菊酯原药溶于丙酮中，加入与丙酮等体积的表面活性剂吐温80，配置浓度为1 mg/mL的母液。根据预实验的结果，在死亡率为0～100%的有效浓度范围区间，用蒸馏水将母液稀释为0.125 mg/L，0.25 mg/L，0.5 mg/L，1 mg/L和2 mg/L的5个系列梯度浓度的供试液。对照组为1‰丙酮+吐温80（体积比为1∶1）水溶液。采摘桑叶大小均匀的成熟叶片，将叶片完全浸润于供试液20 s，取出后自然晾干。每个处理组各设3个重复，每个重复20头蚕，分别放入25 cm×15 cm×10 cm的养虫盒内。桑叶添毒24 h后，调查死亡和存活家蚕头数。

用亚致死浓度（LC10）高效氯氟氰菊酯对5龄第3 d家蚕连续添毒至上蔟结茧，对照组和LC10处理组各设三个重复，每个重复30头蚕。每24 h称量并记录蚕体重，5头/组，每个重复各统计3组。记录死亡和结茧情况，并对死亡率和结茧率进行统计。家蚕农药添毒试验的环境条件为：温度25±1℃，相对湿度60%～75%。

1.4 统计分析

测定数据用Finney标准概率分析法以及Abbott法计算校正死亡率［10，11］，采用R脚本（https：//github.com/JuanSilva89/Probit-analysis）计算高效氯氟氰菊酯对5龄第3天家蚕的半致死浓度LC50（24 h）和95%置信区间。实验数据用平均数±标准差（Mean±SD）表示，差异显著性分析采用单因素方差分析法，其中P＜0.05即达到显著水平。采用origin 9.1（OriginLab Corporation，Northampton，MA，USA）绘图软件对统计数据进行绘图。

2 结果与分析

2.1 高效氯氟氰菊酯对5龄第3天家蚕的急性毒性

高效氯氟氰菊酯浸叶添毒5龄第3天家蚕24 h后，家蚕死亡数量随添毒浓度的升高而增大（表1），并呈现出明显的剂量与效应关系（图1）。采用概率分析法计算得出高效氯氟氰菊酯对5龄第3 d家蚕的LC50（24 h）为0.449 mg/L，95%置信区间为0.416 mg/L～0.484 mg/L；毒力回归方程为Y=3.875X+6.348，P值为0.554。参照2014版国家标准GB/T31270.11《化学农药环境安全评价试验准则第11部分：家蚕急性毒性试验》附录A“农药对家蚕的毒性等级划分”［12］，表明高效氯氟氰菊酯对家蚕5龄幼虫具有剧毒（LC50＜0.5 mg/L），具有强致死作用，并且风险性极高。

图1 不同浓度高效氯氟氰菊酯处理5龄家蚕24 h的死亡率曲线Fig.1 The Death Curve of the Fifth Instar Larvae After Exposed to λ-cyhalothrin for 24 h

表1 不同浓度高效氯氟氰菊酯添毒5龄家蚕24 h的死亡情况Table 1 The Death of the Fifth Instar Larvae of Silkworm after Exposed to λ-cyhalothrin for 24 h

2.2 亚致死浓度（LC10）高效氯氟氰菊酯对家蚕的慢性毒性

根据毒力回归方程计算得出，高效氯氟氰菊酯对5龄第3天家蚕的24 h亚致死浓度LC10为0.210 mg/L。用LC10的高效氯氟氰菊酯对5龄第3 d家蚕进行连续添毒试验，其对家蚕体重的影响如图2所示。从图2可以看出，对照组家蚕在0 h、24 h、48 h、72 h和96 h的体重平均值分别为2.141、2.962、3.588、4.052、4.218 g/头，96 h体重增长率为97.01%，而LC10的高效氯氟氰菊酯连续喂毒组家蚕在0 h、24 h、48 h、72 h和96 h的体重平均值分别为2.127、2.231、2.114、2.199、2.345 g/头，96 h体重增长率仅为10.25%；LC10的高效氯氟氰菊酯连续喂毒组熟蚕体重为1.808 g/头，与对照组相比显著降低，仅为对照组熟蚕体重的51.28%。结果表明，LC10浓度高效氯氟氰菊酯添毒显著抑制了家蚕体重的增长。

图2 LC10高效氯氟氰菊酯对家蚕体重的影响Fig 2 The Effects of Sublethal Concentration of λ-cyhalothrin LC10on the Body Weight of SilkwormA代表0～96 h家蚕体重变化；B代表熟蚕体重A indicates the body weight changes at 0～96 h；B indicates the matured larvae weight

LC10的高效氯氟氰菊酯添毒对家蚕化蛹及死笼率的影响如图3所示。图3显示，LC10的高效氯氟氰菊酯显著抑制了家蚕的化蛹，其化蛹率仅为55.56%，而对照组蚕化蛹率为96.67%；LC10的高效氯氟氰菊酯添毒组家蚕死笼率高达32.27%，而对照组仅为2.30%。结果表明，LC10的高效氯氟氰菊酯可严重影响家蚕的正常生长发育，微量农药残留即可对蚕业的安全生产造成极大的隐患。

图3 LC10高效氯氟氰菊酯对家蚕化蛹率和死笼率的影响Fig.3 The Effects of Sublethal Concentration of λ-cyhalothrin LC10on the Cocooning Rate and Rate of Dead Worm Cocoons of SilkwormA代表化蛹率；B代表死笼率A indicates cocooning rate；Bindicates rate of dead worm cocoons

3 讨论

近年来，由于农药污染导致的家蚕中毒事件时常发生，给蚕农带来了巨大的经济损失，已成为影响蚕桑产业健康发展的重要因素之一。高效氯氟氰菊酯作为拟除虫菊酯类杀虫剂的典型代表，具有杀虫谱广、药效快、对哺乳动物和人类低毒等特点，被广泛应用于农林害虫防治。然而，其对家蚕的毒性特征尚不明确。本研究采用浸叶法，测定高效氯氟氰菊酯对5龄第3天家蚕的24 h急性毒性（LC50）为0.449 mg/L。参照国家环境保护总局制定的《化学农药环境安全评价试验准则》［12］，高效氯氟氰菊酯对家蚕的毒性等级为剧毒，显示具有极高风险性，一旦桑叶受到该农药污染，家蚕就会出现中毒死亡。为此，建议蚕区及周边在养蚕期间禁止使用高效氯氟氰菊酯进行害虫防治。

环境中的杀虫剂残留可能对非靶标物种造成不可逆的影响。已有研究表明，在植物花粉中已发现高效氯氟氰菊酯的残留，并且亚致死浓度的高效氯氟氰菊酯对意大利蜜蜂（Aphismellifera）中肠、下咽腺和大脑均有严重损伤［13］，表明非靶标昆虫已受到自然环境中摄入杀虫剂的影响。此外，暴露于亚致死浓度的高效氯氟氰菊酯，可降低辣根猿叶甲（Phaedon cochleariae）雌成虫的取食并影响其生殖［14］，以及延长凹唇壁蜂（Osmia excavata）幼虫发育时间及成虫羽化率［15］。本研究通过以亚致死浓度LC10连续添毒，评估高效氯氟氰菊酯对家蚕5龄幼虫的慢性毒性，发现处理组家蚕食桑量减少并出现明显的拒食症状，同时家蚕发育时间延长，上蔟时间晚于对照组，体重增长抑制，结茧率降低，死笼率升高，表明LC10的高效氯氟氰菊酯在家蚕幼虫发育和蛹变态过程中具有潜在的破坏性。因此，桑园及周边作物中正确合理使用高效氯氟氰菊酯，对保障蚕业的健康和持续发展具有重要意义。本试验研究结果也为揭示菊酯类农药对家蚕的毒性提供了理论依据，可为蚕区合理规范用药提供参考。