嗅觉偏好驱动下不同糖源对伊蚊中肠病理生理学的影响:基于天然诱饵的蚊媒控制新策略

时间:2026年2月15日
来源:Parasitology Research

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针对蚊媒杀虫剂抗性日益严峻的挑战,研究人员开发了基于天然糖源和水凝胶载体的诱杀型糖饵(ATSBs),探究其对埃及伊蚊和白纹伊蚊的吸引力及摄食后中肠组织的病理学影响。研究发现芒果ATSBs对两种伊蚊均具有最强的吸引力,而菊花ATSBs则表现出驱避性;组织学分析显示,处理组蚊虫中肠出现上皮细胞变性、结构降解等损伤。该研究为开发环境友好、高效的“吸引-杀灭”式蚊媒控制工具提供了新思路。

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蚊子,特别是埃及伊蚊(Aedes aegypti)和白纹伊蚊(Aedes albopictus),是登革热、寨卡、基孔肯雅热和黄热病等病毒的主要传播者,对全球公共卫生构成严重威胁。传统的蚊虫控制严重依赖化学杀虫剂,但蚊虫抗药性的出现和蔓延使得防控工作愈发困难。因此,开发环境友好、可持续且高效的替代防控策略势在必行。在众多替代方案中,“诱杀型糖饵”(Attractive Toxic Sugar Baits, ATSBs)系统展现出巨大潜力。这种策略巧妙地利用了蚊虫需要摄取糖分以补充能量的天然习性,通过将有毒物质与具有吸引力的糖源结合,实现“吸引并杀灭”的目的。然而,ATSBs的核心挑战在于如何找到既能高效吸引蚊虫,又能在环境中稳定释放的“诱饵”。天然植物提取物,如水果和花卉,因其含有丰富的挥发性有机物,可能成为理想的天然引诱剂。同时,蚊虫对不同糖源的嗅觉偏好如何影响其摄食行为,以及这些糖饵被摄入后会对蚊虫的关键消化器官——中肠——造成怎样的生理损伤,这些科学问题尚不明确。为了解决这些问题,本研究团队开展了一项探索性研究,论文已发表在《Parasitology Research》上。
本研究采用了几项关键技术方法。首先,研究人员制备了以海藻酸钠-明胶水凝胶微球为载体的ATSBs,分别负载了芒果(Mangifera indica)、菊花(Chrysanthemum morifolium)提取物以及两者的混合物,并以蔗糖ATSBs作为对照。其次,为了评估蚊虫的嗅觉行为,研究设计并使用了改进的嗅觉测定仪(olfactometer),对来自实验室品系和野外品系的埃及伊蚊与白纹伊蚊进行了非选择性实验(non-choice assay)和选择性实验(choice assay),并计算了偏好指数(Preference Index, PI)。最后,为了探究摄食ATSBs对蚊虫的生理影响,研究对摄食不同ATSBs的雌蚊中肠组织进行了石蜡包埋、切片和苏木精-伊红(H&E)染色,并通过光学显微镜观察了中肠的病理学变化。
研究结果
Response of Ae. aegyptiand Ae. albopictusin the non-choice assay
在非选择性实验中,无论是实验室品系还是野外品系,两种伊蚊均对芒果ATSBs表现出最强的显著吸引力(例如,野外品系埃及伊蚊PI = 0.74 ± 0.13, p= 0.004)。相反,菊花ATSBs对大多数测试组表现出驱避性(负PI值,例如实验室品系埃及伊蚊PI = -0.65 ± 0.07)。混合ATSBs(芒果与菊花混合物)的吸引力介于两者之间,但弱于单独的芒果ATSBs。
Response of Ae. aegyptiand Ae. albopictusin the choice assay
在选择性实验中,当芒果ATSBs与菊花或混合ATSBs同时存在时,蚊虫依然显著偏好芒果ATSBs。例如,在芒果 vs. 菊花(MGFL)配对中,实验室品系埃及伊蚊的PI高达0.83 ± 0.17。这进一步证实了芒果作为引诱剂的优越性,其吸引力足以在竞争环境中主导蚊虫的选择。
Histological observation
组织学观察结果揭示了ATSBs对蚊虫中肠的显著病理影响。与摄食对照(蔗糖)ATSBs的蚊虫中肠结构完整、上皮细胞排列整齐相比,摄食处理组ATSBs的蚊虫中肠出现了不同程度的损伤。
  • 摄食芒果ATSBs的蚊虫中肠结构出现轻微降解和破裂,上皮细胞排列发生变化,在白纹伊蚊中尤为明显。
  • 摄食菊花ATSBs的蚊虫中肠形状不规则,出现萎缩和降解,上皮细胞密度高但出现分散和分离现象。
  • 摄食混合ATSBs的蚊虫中肠出现萎缩、形状不均,甚至位移现象,同时伴有上皮细胞退化。
结论与讨论
本研究系统地评估了基于天然植物糖源的ATSBs对两种重要伊蚊的吸引力及其生理影响,并得出了明确的结论。芒果提取物因其高糖含量和特定的挥发性成分,成为最有效的天然引诱剂,对埃及伊蚊和白纹伊蚊的实验室及野外品系均具有强烈且显著的吸引力。相比之下,菊花提取物吸引力弱,甚至表现出驱避性,这可能与其含有的除虫菊酯类等具有驱避或毒杀活性的植物次生代谢物有关。更重要的是,组织学证据表明,摄食这些天然糖源ATSBs(尤其是菊花和混合配方)会导致蚊虫中肠上皮细胞变性、组织降解和结构破坏。这种损伤可能源于多种机制:高糖环境引发的渗透压应激、植物多酚和生物碱等次生代谢物的直接细胞毒性,以及菊花中除虫菊酯类化合物的作用。
这项研究的意义在于它将蚊虫的行为偏好(嗅觉吸引)与生理后果(中肠病理)联系起来,为ATSBs的优化设计提供了双重理论依据。首先,它证实了利用芒果等天然、高糖的植物资源可以作为高效的引诱剂核心,提升ATSBs在田间与自然环境糖源竞争的能力。其次,研究发现某些植物成分(如菊花)本身或在与糖分结合后,不仅能影响行为,还能直接对蚊虫中肠造成损伤,这提示了开发兼具“诱”和“伤”双重功能的智能饵剂的可能。在综合害虫管理(Integrated Pest Management, IPM)的框架下,此类基于天然物质的ATSBs有助于减少对传统化学杀虫剂的依赖,为控制蚊媒疾病提供了一种更具环境可持续性的新工具。当然,未来研究需要扩大天然糖源的筛选范围,在更接近田间的条件下验证效果,并评估其对非靶标生物的安全性,以推动这一策略从实验室走向实际应用。

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