武陵洞蛭(Sinospelaeobdella wulingensis)是中国洞蛭属(Sinospelaeobdella)的模式种,生活在环境条件较为稳定的溶洞深处,吸食洞栖性蝙蝠的血液,在洞顶壁完成其全部生活史,属于真洞穴动物.为了探究武陵洞蛭是否具有专吸蝠血性,2022年8月至2023年8月按季度在湘西州境内已发现有武陵洞蛭栖息的6个溶洞中进行微生境特征数据和样品采集,利用血餐iDNA技术对106条武陵洞蛭的寄主物种进行鉴定,结果显示:1)该蛭种通常栖息在潮湿、粗糙及岩屑(或泥屑)厚度为0.2～0.4 cm的洞顶壁,其种群分布点通常是蝙蝠的常栖点;2)其寄主组成为翼手目动物5科5属11种,中华菊头蝠(Rhinolophus sinicus)、大蹄蝠(Hipposideros armiger)和西南鼠耳蝠(Myotis altarium)是其主要的吸血对象;3)武陵洞蛭各群体的食物多样性指数和生态位宽度基本上均低于总体水平,冬季的食物多样性指数和生态位宽度均高于其他季节.总之,武陵洞蛭主要分布在蝙蝠常栖点附近的洞顶壁,因长期适应于溶洞生活,其食性已发生特化,已演化出专门吸食蝙蝠血液的行为生态习性.因此,对武陵洞蛭专吸蝠血性的深入研究将有助于探究蛭类动物食物多样性的演化路径,揭示吸血性蛭类食性演化的行为生态机制.

[目的]芫菁俗称斑蝥,属鞘翅目(Coleoptera)芫菁科(Meloidae),是一类极具药用价值的资源昆虫,但其幼虫对蝗卵的取食专化性极大地制约了其人工饲养和斑蝥素的利用与开发.斑蝥幼虫的专食性已获普遍认可并被许多研究证明,但我们在多年的饲养过程中发现其取食专化性会随龄期增加而降低.[方法]对眼斑沟芫菁Hycleus cichorii进行了大规模的饲养实验和生理生态学分析,测定各处理组(分别从1,2,3和4龄幼虫期由蝗卵转为人工饲料饲喂,即分别为1-4龄组)和对照组(全程饲喂蝗卵)幼虫存活率、化蛹率、成虫羽化率、老熟幼虫干重、生长量、生长速率、幼虫历期及蛹历期和单雌产卵量,比较各处理组幼虫生长发育及成虫生殖情况,验证斑蝥幼虫对非喜爱食物的取食适应性并弄清其应对营养胁迫的适应性规律.[结果]由蝗卵转为人工饲料饲喂后,眼斑沟芫菁1龄组的幼虫存活率极显著地低于2,3和4龄组的和对照组的,化蛹率为0,且1龄组幼虫生长速率和老熟幼虫干重显著低于2,3和4龄组的和对照组的,幼虫历期也更长.2,3和4龄组幼虫存活率无显著差异,但化蛹率和成虫羽化率随龄期增加逐渐升高;幼虫生长速率和老熟幼虫干重逐龄升高,幼虫历期逐龄缩短.[结论]本研究结果说明,眼斑沟芫菁1龄幼虫不能适应非喜爱食物,而高龄幼虫表现出随龄期增加逐渐增强的取食适应性.本研究证实了专食性斑蝥幼虫对非喜爱食物引起营养胁迫具有阶段性适应,取食适应性的变化模式为斑蝥幼虫的全人工饲养提供了理论上的可行性,也有助于药用斑蝥的人工饲养和资源利用研究.

截至2023年1月,中国共记录312种蛇类,是世界上蛇类多样性最丰富的国家之一.物种特征决定其在环境中的生存能力,在进化生物学、生态学和保护生物学研究中具有重要作用.但是,目前还没有关于我国蛇类形态学、生活史和生态学等特征的完整数据库.本文通过系统查阅已出版的蛇类专业书籍、已发表的文献和爬行动物数据库,共收集整理了中国现有312种蛇类的41个特征数据.这些特征包括以下3个方面:形态特征(包括鳞片、牙齿等25个特征)、生活史特征(包括体长、食性、捕食方式、繁殖方式、活动时间、有无毒性等11个特征)和生态学特征(包括是否中国/岛屿特有种、成体生境、地理分布范围和海拔分布等5个特征).在收集的41个特征中,除颏鳞、吻鳞和地理分布范围数据完整外(100％),其余特征数据都有不同程度的缺失(完整度为7.72％-99.70％).本数据集是目前中国最新和最完整的蛇类特征数据集,可为我国蛇类的生态学、生物地理学和保护生物学等方面的研究提供基础数据支持.

外来入侵植物对入侵地的生态系统与社会经济可造成严重的威胁.如何控制入侵植物对自然资源的危害,向人类提出了极大的挑战.利用原产地的专食性天敌来控制入侵植物已被广泛证明是一种经济、可持续的生物防治手段.在全球气候变暖的背景下,生物防治研究的关键问题是全面了解物种的潜在分布区和传播范围,进而优化入侵植物的生物防治方案.本研究利用生物地理模型,通过预测两种生物防治昆虫和它们的组合在东亚地区的适宜分布区,预测豚草(Ambrosia artemisiifolia)的生物防治区域.豚草原产北美,目前已经入侵全球多个国家和地区.20世纪末,豚草条纹叶甲(Ophraella communa)和豚草卷蛾(Epiblema strenuana)作为豚草的生物防治昆虫从原产地引入到东亚地区.本研究旨在探讨如下问题:(1)在豚草的适宜生长分布区内,有多少区域也同样适宜其两种天敌的生存？(2)在目前和未来的气候背景下,有多少区域适宜豚草生长但是不适宜它的两种天敌生长？(3)在这些适宜豚草生长却不适宜两种昆虫天敌生长的区域内,需要选择哪些特定的生物型进行投放？为此,我们基于入侵植物和两种生物防治昆虫的全球分布记录及其分布点的重要生物气候因子,同时模拟了入侵植物及其两种生物防治天敌在东亚地区的分布范围.排序技术被用来探索气候因子对每个物种的限制作用,同时也用来检验豚草在北美和东亚地区的生态位重叠和相似性.结果表明,在当前和未来的气候背景下,相较于豚草卷蛾,豚草条纹叶甲与豚草的地理分布范围更加吻合(当前气候:40.3％ vs.21.6％,未来气候:29.8％ vs.20.3％).气候变化可能会导致两种生物防治天敌(尤其是豚草条纹叶甲)的地理分布与豚草的地理分布的重叠区域减少(42.9％ vs.29.9％).本研究同时提出了温度和降水等气候因子可用于为特殊区域(生物防治天敌未覆盖的豚草分布区)筛选生物防治天敌的相应株系.

竞争力增强进化假说(Evolution of Increased Competitive Ability,EICA)认为入侵植物在入侵地由于天敌逃逸导致对天敌防御投入降低而增加生长和繁殖等投入.然而,EICA假说所预测防御能力的进化主要集中在防御的组成抗性方面,而从诱导抗性和耐受性的角度进行的验证还很有限,并且忽视了生境资源可利用性对植物防御策略的影响.本研究采用同质园实验比较了喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)原产地(阿根廷)和入侵地(美国)各9个种群,在高、低养分和有、无专食性天敌取食处理下的防御相关功能性状(比茎长、根冠比)及其对天敌取食的诱导反应,以及它们与植物适合度相关指标的关系.结果表明:入侵地种群具有较高的总生物量(+14.7％)、较低的比茎长(防御钻茎化蛹天敌的重要指标,-27.5％),暗示其个体大小增加而防御投入降低,符合EICA假说的预测.入侵地种群耐受性与原产地种群没有显著差异.在高养分下,入侵地种群的比茎长对专食性天敌取食的诱导反应显著增加,且与总生物量呈显著正相关.这些结果表明,相比原产地种群,入侵地种群具有更高的生物量,对专食性天敌的组成抗性降低,且在高养分下对专食性天敌的诱导抗性增加,推测生境的养分富集可能会降低喜旱莲子草的生物防治效果.

[目的]紫茎泽兰是我国重要的入侵杂草,对我国生态环境和农、林、牧业造成重大危害.本研究通过比较紫茎泽兰原产地与入侵地种群地上部抗虫物质含量的差异及其对泽兰实蝇寄生的响应,为探明紫茎泽兰入侵种群持续扩张的化学生态机制提供依据.[方法]选取5个紫茎泽兰种群(3个中国云南种群:C1,C2,C3;2个墨西哥种群:M1,M2),比较原产地和入侵地种群地上部分碳氮比、单宁类(单宁酸、儿茶素、鞣花酸)和类黄酮物质(槲皮素、异槲皮素、山奈酚)含量差异,以及泽兰实蝇寄生前后这些抗虫物质的含量变化.[结果]入侵地种群地上部分碳氮比不同程度地低于原产地种群,茎秆部位差异最明显.紫茎泽兰入侵地种群的单宁类和类黄酮物质含量亦低于原产地种群,其中,芽尖部位单宁酸和儿茶素含量差异尤为明显,分别比原产地种群低26.4％ 和32.3％.泽兰实蝇寄生后,原产地和入侵地种群单宁类和类黄酮物质含量基本呈上升趋势,其中,M1种群寄生植株在虫瘿破膜前,儿茶素含量比未寄生植株升高了163.2％.[结论]紫茎泽兰入侵种群在抗虫特性方面产生了资源再分配的适应性变化,有利于其在新生境天敌缺乏条件下的持续扩张.虽然泽兰实蝇寄生会诱导紫茎泽兰原产地种群和入侵地种群抗虫物质的增加,但原产地种群增加的幅度更大,表明紫茎泽兰入侵后对专食性天敌胁迫的适应性明显下降.

[目的]薇甘菊颈盲蝽是入侵植物薇甘菊的天敌昆虫.CYP4家族基因在专食性昆虫与宿主植物的相互作用中发挥着极其重要的作用,探明其在不同部位的表达情况,可为薇甘菊生物控制提供科学依据.[方法]采用RACE技术克隆薇甘菊颈盲蝽CYP基因,实时荧光定量PCR检测其在不同部位的表达情况.[结果]PmCYP4C1基因全长1713 bp,其中ORF长1500 bp,共编码500个氨基酸,理论分子质量为57.44 ku,无信号肽;与其他昆虫CYP4家族基因的同源性大于40％,与温带臭虫CYP的亲缘关系最近.该基因在雌、雄虫各部位均有表达,且都是足部的表达量明显地高于其他部位;雌、雄虫的表达差异在于雄虫翅膀中的表达量明显地高于触角和残体,但在雌虫中这3个部位的表达量无显著差异,且雄虫翅膀中的表达量显著地高于雌虫,是其2.37倍.[结论]薇甘菊颈盲蝽PmCYP4基因除参与代谢有毒物质外,其主要功能可能是编码与薇甘菊颈盲蝽运动相关的酶.

甜菜夜蛾Spodoptera exigua (Hübner)是重要的多食性、暴食性农业害虫之一.其寄主广泛,可危害禾谷类、甜菜、蔬菜、棉花等作物及杂草.昆虫中肠胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶在昆虫消化和生长发育中起重要的作用.本研究分别用辣椒、豇豆、玉米、甘蓝、反枝苋5种寄主植物饲喂甜菜夜蛾幼虫,利用酶专性底物分别测定了甜菜夜蛾幼虫中肠总蛋白酶活性、强碱性胰蛋白酶活性、弱碱性胰蛋白酶活性和胰凝乳蛋白酶活性.结果 表明:甜菜夜蛾中肠总蛋白酶活性、强碱性胰蛋白酶活性、弱碱性胰蛋白酶活性以及胰凝乳蛋白酶活性在不同寄主植物之间存在显著差异,取食反枝苋甜菜夜蛾各中肠蛋白酶活性均高,取食甘蓝的各中肠蛋白酶活性均低,而取食玉米、豇豆、辣椒居中且活性差异不显著.取食同一寄主植物(反枝苋或甘蓝)不同龄期甜菜夜蛾幼虫的中肠蛋白酶活性也各不相同,随着龄期的增加,各中肠蛋白酶活性总体呈下降趋势,2龄幼虫的酶活性偏高,而5龄的酶活性显著低于其他龄期的酶活性.本研究明确了不同寄主植物对甜菜夜蛾幼虫中肠蛋白酶活性的影响,结果对明确甜菜夜蛾对寄主的适应性及对以中肠蛋白酶为靶标的害虫防治具有一定参考价值.

莲草直胸跳甲Agasicles hygrophila是恶性入侵杂草空心莲子草Alternanthera philoxeroides的专食性天敌.为阐明该跳甲生殖调控的分子机制,筛选其卵巢转录组数据得到3个胰岛素样生长因子系统相关基因,分别为胰岛素样生长因子酸不稳定亚基(IGFALS)和其亚型X1(IGFALS X1)以及胰岛素样生长因子II mRNA结合蛋白3(IMP3),利用半定量PCR方法检测3个基因在雌成虫不同发育时期的表达模式,并通过荧光定量PCR技术检测其在不同组织及不同发育时期的表达水平.结果显示,筛选到的IGFALS、IGFALS X1和IMP3基因在莲草直胸跳甲蛹期和成虫期均有表达,且3个基因在蛹期和成虫期均为全身性表达,IGFALS和IMP3 mRNA在成虫卵巢组织中表达量显著高于其他组织,峰值分别出现在成虫羽化后第5天和第1天,较蛹期第1天分别增加了3.56和3.81倍,因此推测IGFALS和IMP3基因在莲草直胸跳甲卵子发生过程中发挥重要的调控作用.

植物地上与地下植食性天敌常因同一寄主植物而发生复杂的相互作用,互作类型因天敌的食性而异.本研究以乌桕地下病害南方根结线虫、 地上害虫(专食性癞皮夜蛾Gadirtha inexacta、 广食性斜纹夜蛾Prodenia litura)为研究对象,比较被南方根结线虫侵染的乌桕叶片对2种不同食性昆虫生长指标(末龄幼虫体重、 相对生长速率)和营养利用(取食量、 消化率、 转化率)的影响差异.结果表明,线虫处理组癞皮夜蛾幼虫的末龄幼虫体重、 相对生长速率和转化率均显著低于对照组,而取食量和消化率无显著差异;线虫处理组斜纹夜蛾幼虫的末龄幼虫体重、 相对生长速率、 取食量及转化率均显著高于对照组,但消化率差异不显著.由此说明,根结线虫对两种地上昆虫生长发育和营养利用的影响受到天敌食性的影响:线虫侵染对癞皮夜蛾幼虫产生抑制效应,而对斜纹夜蛾幼虫产生促进效应.