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植保所發現氣候變化驅動麥蚜優勢種變遷及其生態進化新機制

文章来源:果树害虫研究组      作者:张 薇   点击数: 次      发布时间:2021-04-13

近日,2021欧洲杯官方APP下载植物保護研究所在英國生態學會經典期刊《Functional Ecology》在線發表了題爲Extreme climate shifts pest dominance hierarchy through thermal evolution and transgenerational plasticity (極端氣候引發害蟲的熱進化和跨代可塑性從而導致優勢度變遷)”的研究論文。該研究新發現氣候變化導致不同物種的差異性耐熱性快速進化是農業害蟲優勢種變遷的重要原因,創新性地利用數量遺傳學模型將高溫熱事件産生的耐熱性變化解析爲遺傳部分(進化性適應)和可塑性部分(非進化性響應),從而清晰解釋了爲害同種作物的多種農業害蟲種群動態變化的原因。

据马春森研究員介绍,禾谷缢管蚜(Rhopalosiphum padi)和麥長管蚜(Sitobion avenae)是我國小麥主産區(如河南省,湖北省等)的兩種最主要的常發害蟲。麥長管蚜在這些種植區往往相對優勢度較高。然而,本研究發現在高溫年或溫度較高的地區,頻發的高溫熱事件對麥長管蚜的種群增長産生不利影響,但是不影響禾谷缢管蚜的種群增長,從而造成禾谷缢管蚜的相對密度有所提高。本研究發現兩種麥蚜耐熱性(CTmax)的生態進化過程(Eco-evolutionary process)有明顯差異:在經曆多次高溫選擇後,禾谷缢管蚜通過快速進化(Rapid evolution)提高了耐熱性,而麥長管蚜則對高溫作用産生了不利的跨代可塑性(Transgenerational plasticity)響應,降低了耐熱性。在氣候變暖趨勢下,禾谷缢管蚜相對于麥長管蚜具有更強的進化潛力,可能會逐漸削弱麥長管蚜在中國小麥種植區的優勢種地位。

該研究受到生態學家加州大學伯克利分校Caroline Williams博士的高度评价:“這個重要的研究具有高度創新性,將氣候變化下的群落優勢種變遷與物種對極端氣候的生態進化響應相關聯,對預測氣候變化産生的進化生態學影響的研究方向有重要貢獻。

中国农业科学院植物保护研究所为本论文第一完成单位,博士后朱亮为论文第一作者,马春森研究員为论文通讯作者,澳大利亚墨尔本大学Ary Hoffmann教授和漯河农科院李世民研究員参与了本工作。该工作得到了国家自然科学基金重点國際合作项目(31620103914)等資助,國家植物保護數據中心爲該項研究提供了田間監測數據。

論文鏈接:https://doi.org/10.1111/1365-2435.13774