镉是一种非必需、难以降解的元素，因其毒性高、滞留时间长、生物利用度高等特点，对全球生态系统构成严重威胁。镉容易在生态系统中沿食物链转移，严重危害动植物和人类的健康。近几十年来，由于工业化和城市化的快速发展，镉污染日益严重，特别是我国农用地土壤的镉污染程度，远超过世界其他地区。因此，探究镉污染的毒性效应及生态学危害迫在眉睫。传粉昆虫，尤其是熊蜂，在农业和野生生态系统中具有很高的价值，但它们在花朵上觅食时，会接触到各种环境污染物，使它们遭受重金属污染威胁，这导致其健康受损、种群数量大幅下降。飞行行为对于传粉昆虫的生存、觅食和授粉至关重要。然而，重金属对飞行行为的影响在很大程度上尚未被探索。

近日，河北大学陈兵教授团队在国际期刊Journal of Hazardous Materials（IF=13.6, JCR一区）在线发表题为“Chronic cadmium exposure impairs flight behavior by dampening flight muscle carbon metabolism in bumblebees”的研究成果。

该研究首次揭示了植物性食物中镉对熊蜂飞行能力的影响及其背后的代谢机制。通过行为学观察发现，长期镉暴露显著降低了熊蜂的飞行持续时间、飞行距离和平均速度。转录组分析揭示了飞行肌碳代谢受损和线粒体功能障碍是主要原因。生理生化和代谢组学分析证实了能量代谢的中断和线粒体呼吸链复合物活性的受损。组织学分析显示肌肉纤维损伤和线粒体丢失。外源癸酸或柠檬酸补充通过减轻肌肉纤维损伤和增加能量产生，部分恢复熊蜂的持续飞行能力。

本研究为理解镉对昆虫飞行能力的长期影响提供了新的视角，对于评估环境污染、保护农业和野生生态系统具有重要意义，同时也为人类肌肉或运动相关疾病的研究提供了有价值的参考。

河北大学生命科学学院博士研究生高珅为本文的第一作者，陈兵教授为本文通讯作者。该研究得到了河北省自然科学基金的资助。

全文链接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.133628