中国林科院森环森保所揭示栗山天牛周期性羽化和局部成灾现象背后的遗传学机制

栗山天牛Massicus raddei(Blessig, 1872)属鞘翅目(Coleoptera)天牛科(Cerambycidae)山天牛属，广泛分布于亚洲地区。在中国大部分省份均有分布，但仅在辽宁宽甸等东北林区表现出周期性羽化行为和局部成灾现象。目前对栗山天牛的研究仅局限于其生活习性、危害特点、野外天敌调查和综合防治技术，对栗山天牛不同地理种群遗传分化情况缺乏探究。森环森保所专家通过人工野外捕捉和灯诱实验获得了具有代表性的7个栗山天牛地理种群样品，从分子群体遗传角度，首次揭示了我国栗山天牛不同种群的遗传分化情况以及东北林区周期性羽化行为和局部成灾的潜在原因。
本研究联合栗山天牛线粒体基因（COI, COII和Cytb基因）对其7个地理种群的遗传分化和遗传结构进行分析。结果显示这7个地理种群间存在较高的单倍体和核苷酸多样性，且系统发育分析显示明显的南北地理种组遗传分化（辽宁、山东和内蒙古种群归为北部地理种组；而安徽、河南、云南种群归为南部地理种组）。7个地理种群表现出的明显种群遗传分化和高遗传多样性在一定程度上决定了不同地理种群虫体在生殖力、降解和营养获取能力、对极端气候的耐受能力上的差异性，进而形成了不同地区栗山天牛种群密度和对栎林生态系统破坏程度的差异。此外，大部分种群间均形成了较大的遗传分化和有限的基因流动，除了安徽和河南种群间，山东和辽宁种群间。此现象说明辽宁宽甸种群周期性羽化行为并不是来源于有限的基因流动导致的区域性遗传分化，区域性生态因子可能为潜在原因。
研究结论不仅初步阐明了我国栗山天牛种群遗传结构和遗传多样性，还排除了栗山天牛局部成灾和周期性羽化来源于区域性遗传分化的可能性，为栗山天牛种群的区域性遗传分化研究、种群溯源和局部成灾机制的进一步探究提供了基础的分子数据并奠定了理论基础。
研究结果已于2020年10月1日发表于国际学术期刊《Ecology and Evolution》上。森环森保所硕士研究生张宇凡为第一作者，王小艺研究员为通讯作者，中国林科院森环森保所曹亮明和魏可助理研究员、巴基斯坦博士后Manzoor Atif也参与了该项工作。(张宇凡/森环森保所)
原文链接：https://doi.org/10.1002/ece3.6799.
张宇凡 中国林科院森环森保所 2020-12-07

关键词 森林昆虫  栗山天牛  遗传学机制  图片