農(nóng)學(xué)院祝增榮教授團(tuán)隊(duì)在Journal of Pest Science上發(fā)表論文揭示高溫對水稻生態(tài)系統(tǒng)中兩種捕食性盲蝽的影響及其分子應(yīng)答
隨著全球氣候的變化，近年來大氣溫度不斷升高，極端高溫事件頻發(fā)，不僅會影響生物個體的生長發(fā)育，還可能打破競爭、捕食、寄生等種間關(guān)系的平衡，從而對生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能造成嚴(yán)重的影響。不少研究認(rèn)為，目前的氣候變暖趨勢很可能加劇植食性害蟲的為害，促進(jìn)其種群增長和地理擴(kuò)張，進(jìn)而增加蟲害爆發(fā)頻率，嚴(yán)重威脅農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的害蟲治理手段，以昆蟲介導(dǎo)的生物防治顯然也在經(jīng)歷著氣候變化帶來的影響，溫度升高對天敵昆蟲生物學(xué)、捕食能力、種間關(guān)系、分子機(jī)制等方面的影響同樣值得關(guān)注，對于未來的害蟲防治及糧食安全具有重要意義。
黑肩綠盲蝽（Cyrtorhinus lividipennis）和中華淡翅盲蝽（Tytthus chinensis）為稻田中兩種習(xí)性、分布、體型都極為相似的捕食性天敵，主要以飛虱、葉蟬等半翅目害蟲的卵為食，是水稻生態(tài)系統(tǒng)中重要的內(nèi)稟生物防治因子。我們的研究發(fā)現(xiàn)，雖然飼養(yǎng)溫度下中華淡翅盲蝽的適合度不及黑肩綠盲蝽，但其耐熱能力較強(qiáng)，可以在更高的溫度下存活、發(fā)育和繁殖，且高溫下的捕食能力也顯著優(yōu)于黑肩綠盲蝽，表現(xiàn)為較短的獵物處理時間和較高的瞬時攻擊率。兩者對溫度變化的不同響應(yīng)，還可能進(jìn)一步影響了它們的種間關(guān)系，使優(yōu)勢捕食者隨著溫度的升高由黑肩綠盲蝽轉(zhuǎn)變?yōu)橹腥A淡翅盲蝽。進(jìn)一步的轉(zhuǎn)錄組測序和定量分析表明，兩種捕食性盲蝽均可通過提高熱激蛋白基因（HSPs）的表達(dá)抵御高溫環(huán)境且表達(dá)模式具有一定相似度，但中華淡翅盲蝽的HSPs在高溫下的上調(diào)倍數(shù)更高、誘導(dǎo)溫度范圍更廣。這些結(jié)果表明，中華淡翅盲蝽為高溫條件下更具潛力的生物防治因子，可在未來氣候持續(xù)變暖背景下水稻害蟲的生態(tài)治理發(fā)揮更重要的作用。該研究對于了解氣候變暖對天敵生物學(xué)、種間關(guān)系及生物防治的影響、合理利用和保護(hù)現(xiàn)有天敵物種以及篩選不同氣候條件下更適宜的生物防治因子具有重要意義。
論文已于2021年8月6日在線發(fā)表于昆蟲學(xué)國際著名期刊Journal of Pest Science上(https://doi.org/10.1007/s10340-021-01414-y)，浙江大學(xué)昆蟲科學(xué)研究所、浙江大學(xué)海南研究院祝增榮教授為論文的通訊作者，博士生白月亮為第一作者，留學(xué)生Md Khairul Quais和百人計(jì)劃研究員周文武為共同作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的支持。這是祝增榮教授團(tuán)隊(duì)第三次在該雜志上發(fā)表研究論文。該團(tuán)隊(duì)長期以來對農(nóng)田水稻、茄科作物生態(tài)系統(tǒng)中的稻飛虱、麥蛾等害蟲及其天敵進(jìn)行系統(tǒng)深入的種群生物學(xué)、生理和分子生態(tài)學(xué)、生物多樣性技術(shù)研究，發(fā)掘生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)稟控制因子，致力于構(gòu)建有害生物的生態(tài)工程治理技術(shù)創(chuàng)新體系，科研成果于2019年獲得全國農(nóng)牧漁業(yè)豐收獎一等獎。本文的發(fā)表是該生態(tài)工程治理技術(shù)創(chuàng)新體系的又一基石。
本項(xiàng)研究過程中得到國際水稻研究所前首席科學(xué)家Kong Luen Heong院士、團(tuán)隊(duì)前輩程家安教授和Chrysalis Consulting -Nature-based solutions for plant health的?Kris A.G. Wyckhuys博士的優(yōu)秀建議和幫助，一并致謝。
論文鏈接：?https://link.springer.com/article/10.1007/s10340-021-01414-y
圖1：中華淡翅盲蝽（Tytthus chinensis）和黑肩綠盲蝽（Cyrtorhinus lividipennis）及其獵物褐飛虱在極端高溫下的存活動態(tài)及其半致死時間(a)以及單位時間內(nèi)的半致死溫度(b)
圖2：中華淡翅盲蝽(Tytthus chinensis)和黑肩綠盲蝽(Cyrtorhinus lividipennis)熱激蛋白基因家族的進(jìn)化及表達(dá)分析
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