動物所發表蟲菌共生入侵學說綜述文章
隨著全球貿易化進程的加快,外來種入侵帶來的環境、經濟、生物安全等問題日益突出。生物入侵已被公認為是導致生物多樣性喪失最主要原因之一。入侵種的入侵機制是入侵生物學的核心科學問題。已有假說主要從天敵、資源和生態位幾方面闡述了入侵種的入侵性。現有的入侵理論主要關注入侵植物的入侵機制,而關于入侵昆蟲的入侵理論較少。
紅脂大小蠹是一種源自美國的重大林業外來入侵害蟲。自1999年在我國山西省發生后,又陸續在河北、河南、陜西等省暴發成災,致死健康松樹700余萬株。近10余年來,中國科學院動物研究所孫江華研究組通過對紅脂大小蠹-共生微生物體系的系統研究,揭示了紅脂大小蠹及其伴生真菌的共生入侵假說(Lu et al. New Phytologist 2010);提出了伴生真菌獨特單倍型促進蟲菌的“返入侵”假說(Lu et al. Ecology 2011);從紅脂大小蠹-伴生真菌-寄主互作等解析了紅脂大小蠹入侵機制,及研發的以信息素為核心的防控技術在我國的成功應用(Sun et al. Annual Review of Entomology 2013);創建了紅脂大小蠹-伴生真菌-細菌-寄主油松跨四界互作模型(Cheng et al. Scientific Reports 2016)。進而提出了關于入侵昆蟲的“蟲菌共生入侵學說”。近幾年國內外在煙粉虱、瓢蟲,松樹蜂、松材線蟲等重大入侵害蟲研究中這一理論也不斷被豐富和拓展(Zhao et al. Ecology 2013)。研究組應邀為《生態學、進化與系統學年度評論》(Annual Review of Ecology,Evolution, and Systematics)撰寫關于“蟲菌共生入侵學說”的綜述。
論文首先綜述了已有的昆蟲入侵機制和共生關系與生物入侵的關系,進而指出關于入侵昆蟲的入侵理論較少。接著,綜述從昆蟲-共生微生物、昆蟲-寄主植物-共生微生物和昆蟲-寄主植物-共生微生物三個層次論證了蟲菌共生入侵的潛在機制。文章的主體部分從生態和進化兩個方面解析了蟲菌共生入侵機制;提出了蟲菌共生入侵學說的理論框架,建立了蟲菌共生入侵學說。蟲菌共生入侵學說為入侵種的風險評估和預測預報、入侵種的檢驗檢疫和傳播途徑以及入侵種的綜合防治提供新的思路,為后續研發關鍵控制技術奠定了堅實的理論基礎。
該工作得到了中科院戰略先導B類專項(生物信息流XDB11050000)等項目的支持。