农学院祝增荣教授团队在Journal of Pest Science上发表论文揭示高温对水稻生态系统中两种捕食性盲蝽的影响及其分子应答

编辑: 时间:2021年08月09日 访问次数:1112

随着全球气候的变化,近年来大气温度不断升高,极端高温事件频发,不仅会影响生物个体的生长发育,还可能打破竞争、捕食、寄生等种间关系的平衡,从而对生物多样性和生态系统功能造成严重的影响。不少研究认为,目前的气候变暖趋势很可能加剧植食性害虫的为害,促进其种群增长和地理扩张,进而增加虫害爆发频率,严重威胁农业生产。作为农业生产中重要的害虫治理手段,以昆虫介导的生物防治显然也在经历着气候变化带来的影响,温度升高对天敌昆虫生物学、捕食能力、种间关系、分子机制等方面的影响同样值得关注,对于未来的害虫防治及粮食安全具有重要意义。

黑肩绿盲蝽(Cyrtorhinus lividipennis)和中华淡翅盲蝽(Tytthus chinensis)为稻田中两种习性、分布、体型都极为相似的捕食性天敌,主要以飞虱、叶蝉等半翅目害虫的卵为食,是水稻生态系统中重要的内禀生物防治因子。我们的研究发现,虽然饲养温度下中华淡翅盲蝽的适合度不及黑肩绿盲蝽,但其耐热能力较强,可以在更高的温度下存活、发育和繁殖,且高温下的捕食能力也显著优于黑肩绿盲蝽,表现为较短的猎物处理时间和较高的瞬时攻击率。两者对温度变化的不同响应,还可能进一步影响了它们的种间关系,使优势捕食者随着温度的升高由黑肩绿盲蝽转变为中华淡翅盲蝽。进一步的转录组测序和定量分析表明,两种捕食性盲蝽均可通过提高热激蛋白基因(HSPs)的表达抵御高温环境且表达模式具有一定相似度,但中华淡翅盲蝽的HSPs在高温下的上调倍数更高、诱导温度范围更广。这些结果表明,中华淡翅盲蝽为高温条件下更具潜力的生物防治因子,可在未来气候持续变暖背景下水稻害虫的生态治理发挥更重要的作用。该研究对于了解气候变暖对天敌生物学、种间关系及生物防治的影响、合理利用和保护现有天敌物种以及筛选不同气候条件下更适宜的生物防治因子具有重要意义。

论文已于202186日在线发表于昆虫学国际著名期刊Journal of Pest Science(https://doi.org/10.1007/s10340-021-01414-y),浙江大学昆虫科学研究所、浙江大学海南研究院祝增荣教授为论文的通讯作者,博士生白月亮为第一作者,留学生Md Khairul Quais和百人计划研究员周文武为共同作者。该研究得到国家自然科学基金项目的支持。这是祝增荣教授团队第三次在该杂志上发表研究论文。该团队长期以来对农田水稻、茄科作物生态系统中的稻飞虱、麦蛾等害虫及其天敌进行系统深入的种群生物学、生理和分子生态学、生物多样性技术研究,发掘生态系统内禀控制因子,致力于构建有害生物的生态工程治理技术创新体系,科研成果于2019年获得全国农牧渔业丰收奖一等奖。本文的发表是该生态工程治理技术创新体系的又一基石。

本项研究过程中得到国际水稻研究所前首席科学家Kong Luen Heong院士、团队前辈程家安教授和Chrysalis Consulting -Nature-based solutions for plant health的 Kris A.G. Wyckhuys博士的优秀建议和帮助,一并致谢。

论文链接: https://link.springer.com/article/10.1007/s10340-021-01414-y

1中华淡翅盲蝽(Tytthus chinensis)和黑肩绿盲蝽(Cyrtorhinus lividipennis及其猎物褐飞虱在极端高温下的存活动态及其半致死时间(a)以及单位时间内的半致死温度(b)

2:中华淡翅盲蝽(Tytthus chinensis)和黑肩绿盲蝽(Cyrtorhinus lividipennis)热激蛋白基因家族的进化及表达分析